انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی به صورت توانایی یک مدار الکتریکی در تولید یک کار با ایجاد یک عمل تعریف می‌شود. این عمل می‌تواند اشکال مختلفی مانند حرارتی، الکترومغناطیسی، مکانیکی، الکتریکی و … داشته باشد. انرژی الکتریکی را می‌توان با استفاده از باتری‌ها، ژنراتورها، دینام‌ها (Dynamos) و سیستم‌های فتوولتائیک (Photovoltaics) به دست آورد. همچنین می‌توان انرژی الکتریکی را برای مصارف آینده با استفاده از سلول‌های سوختی، باتری‌ها، خازن‌ها، میدان‌های مغناطیسی و … ذخیره سازی کرد. بنابراین می‌توان انرژی الکتریکی را هم تولید و هم ذخیره کرد.

برق

برق تعداد بسیار زیادی ازذره های ریز به نام الکترون است.الکترون بخشی از اتم هاست.در همه ی مواد برق هست؛چون همه ی مواد از اتم ساخته شده اند. اما تا زمانی که عاملی الکترون ها را از اتم هایشان دور نکند،هیچ یک از خاصیت های برق را در جسم نمی یابید.
مالش سبب حرکت الکترون ها می شود.وقتی لباس نایلونی به بدن شما مالیده می شود،الکترون ها را از اتم های بدن شما جدا می کند.اتم ها سعی می کنند دوباره الکترون ها را به دست آورند؛در نتیجه لباس به تن شما می چسبد.زمانی که بادکنک را به آستین خود می مالید هم همین اتفاق می افتد.

همه ما به برق متکی هستیم.بیشتر وسایلی که ما در طول شبانه روز با آنها سروکار داریم ، مانند لپ تاپ ، تلفن همراه ، تلویزیون ، یخچال ، لباسشویی و وسایل بیشمار دیگر ، همه برای راه اندازی به برق نیاز دارند.برای تامین برق مصرفی ساختمان ها ، باید اقدام به برق کشی ساختمان نماییم.برای برق کشی ساختمان به ابزارآلات و تجهیزات الکتریکی زیادی نیاز داریم که از مهمترین آنها میتوان به سینی کابل ، پریز ، فیوز ، پیچ گوشتی ، فاز متر ، نردبان کابل ، سیم و کابل ، لوله فولادی برق و غیره اشاره کرد.برای ساخت برخی از تجهیزات و ابزرآلات برق مثل سینی کابل و نردبان کابل از ورق گالوانیزه و برای ساخت برخی دیگر مانند لوله فولادی برق از ورق روغنی استفاده میشود.

 

منابع اصلی تولید برق

• سوخت های فسیلی (مانند زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی)
• انرژی هسته ای
• منابع انرژی تجدید پذیر (مانند انرژی خورشیدی ، انرژی باد ، امواج اقیانوس ها(

سوخت های فسیلی

در این روش برای چرخش توربین ها در نیروگاه های برق ، از سوخت های کربنی مانند ذغال سنگ ، گاز و نفت استفاده میکنند.این سوخت ها بخارهایی ایجاد میکنند که باعث حرکت توربین ها میشود و باعث ایجاد آهنربا در ژنراتورها و حرکت الکترون ها و در نتیجه تولید برق میشود.در نهایت جریان برق تولید شده توسط ژنراتورها ، از طریق خطوط برق به مصرف کنندگان منتقل میشود.

با سوختن سوخت های کربنی ، مقدار زیادی دی اکسید کربن وارد محیط زیست میشود.بعلاوه در این روش برای تولید برق به مقدار زیادی سوخت های فسیلی نیاز داریم.سوخت های فسیلی جزء منابع تجدید ناپذیر هستند و این نوع انرژی ها برای تولید به زمان بسیار طولانی و حتی میلیون ها سال نیازمند می باشند.

نیروگاه برق آبی

در حال حاضر با افزایش جمعیت ، میزان تقاضا برق نیز افزایش یافته است و این به معنای استفاده بیش از حد از سوخت های فسیلی است.به همین جهت باید از انرژی های تجدید پذیر برای تولید برق استفاده کرد.اگرچه در حال حاضر استفاده از منابع تجدید پذیر برای تولید برق خیلی کم است ، اما استفاده از آنها در حال گسترش میباشد.

یکی از منابع تجدید پذیر که برای تولید برق از آن میتوان استفاده کرد ، جریان آب است.امروزه نیروگاه های بزرگ برق در کنار سدهای بزرگ ساخته شده اند که با استفاده از آب ذخیره شده در پشت سدها ، برای مصرف کنندگان ، برق تولید میکنند.در این روش ، تعداد بیشماری توربین در پشت سدها نصب شده که این توربین ها زمان عبور آب از سد ، میچرخند و تولید برق میکنند.

انرژی هسته ای

یکی دیگر از مواردی که برای تولید برق میتوانیم از آن استفاده کنیم ، گرمای بدست آمده طی فرآیند شکاف هسته ای است.در این روش برای چرخش توربین ها در نیروگاه های برق ، از گرمای تولید شده از شکاف هسته ای استفاده میشود.در این روش برخلاف سوخت های فسیلی ، هیچ نوع گاز گلخانه ای تولید نمیشود.

تاریخچه برق وتاریخچه اختراع برق

تا سال ۱۶۰۰ میلادی، الکتریسیته یکی از مواردی بود که ذهن انسان را به خود مشغول کرده بود. ویلیام گیلبرت توانست تحقیقات مهمی در رابطه با الکتریسیته و مغناطیس انجام دهد. پس از او افرادی مثل استفن گری و رابرت بویل راه او را ادامه دادند. تحقیقات و پیشرفت ها همچنان ادامه داشتند تا اینکه در اواخر قرن ۱۹ ام میلادی، بزرگترین پیشرفت در زمینه مهندسی برق رخ داد و برق تبدیل به محرکی برای انقلاب صنعتی دوم شد. 

شاید مهم ترین اختراع در رابطه با برق، لامپ ها باشند. اختراعی که تا امروز زندگی ما را تحت تاثیر قرار داده است.در ژانویه ۱۸۸۰ میلادی ادیسون تقاضانامه ی دریافت امتیاز اختراع «لامپ روشنایی الکتریکی» را به ادارهٔ اختراعات آمریکا ارائه کرد اما با این درخواست موفق نشد. کارشناسان این سازمان معتقد بودند، طراحی و ساخت لامپ ادیسون بر اساس مطالعات ویلیام سایر صورت گرفته است. در ۱۳ فوریه ۱۸۸۰ میلادی ادیسون موفق به کشف پدیده ای فیزیکی شد که تا امروز نیز با نام او از آن یاد می شود. به عبارتی برای پاسخ به پرسش مخترع برق چه کسی بود همه ادیسون را به عنوان جواب نام می برند.مدتی بعد ادیسون تلاش کرد تا حق امتیاز لامپ برق را در بریتانیا از آن خود کند و بر رقیبش سووان که مستقل از او موفق به اختراع لامپ حرارتی رشته کربنی شده‌ بود، پیروز شود اما پس از یک دعوای حقوقی بی‌حاصل، دو طرف با یکدیگر به توافق رسیدند و در بریتانیا شرکت «ادیسووان» را تأسیس کردند. این شرکت در سال ۱۸۹۲ میلادی بخشی از شرکت بزرگ جنرال الکتریک شد.

ورود برق به ایران

در سال ۱۲۸۴ شمسی یکی از سرمایه داران ایرانی مولدی را خریداری کرد که با زغال سنگ کار می کرد. این مولد بخشی از تهران آن زمان را روشن می کرد. با استناد به برخی منابع، در زمان مظفرالدین شاه یک تاجر روسی، برق را وارد انزلی کرد و نخستین لامپ این شهر را روشن کرد.بنابراین مردم انزلی از جمله نخستین ایرانی هایی بودند که روشنایی برق را تجربه کردند. در آن زمان استفاده از برق فقط به ساعاتی از شب محدود می شد. 

در ۲۵ مهرماه سال ۱۳۱۵، موسسه برق تهران به صورت مستقل آغاز به فعالیت کرد. این موسسه زیر نطر شهرداری تهران، مسئولیت تعیین تعرفه برق و نظارت بر اجرای آن، انعقاد قرارداد های فروش جریان برق به کارخانه ها و موسسات و … را بر عهده داشت.

تکنولوژی هایی که وجود برق آن ها را متحول کرد

در ۱۰۰ سال گذشته، تکنولوژی هایی که در آن ها از برق استفاده می شود از دنیای نور به دنیاهای متفاوت تری رسیده است. اختراعات برقی هنوز در زمینه های دارویی، حمل و نقل، ارتباطات، صنعت، تجهیزات خانه، هنر و … در حال پیشرفت اند. مخترعان امروزی به دنبال کاربرد های جذاب تری برای استفاده از برق هستند که برای آیندگان نیز مفید باشد. 

حمل و نقل

قطارهای برقی که در اروپا و ژاپن مورد استفاده قرار می گیرند با سرعت ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می کنند. تکنولوژی های این زمینه همیشه برای راحت تر و سریعتر شدن سفر ها، پیشرفت کرده اند. فرانسه از سریعترین قطار جهان به نام TGV، استفاده می کند که می تواند با سرعت ۵۱۵ کیلومتر بر ساعت حرکت کند. این قطار ها روی سیم های هوایی حرکت می کنند. در چند سال اخیر چین روی قطار های maglev سرمایه گذاری کرده است که از طریق میدان های مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان برق حرکت می کنند. 

خودروهای الکترونیک

سال ۱۸۹۶ در اولین مسابقه وسایل نقلیه موتوری، از ۷ خودروی شرکت کننده ۲ خودرو برقی بودند. اما در سال ۱۹۲۴ تولید وسایل نقلیه برقی متوقف شد تا اینکه در سال ۱۹۶۰ تحقیقات در این زمینه دوباره آغاز شد. اوایل دهه ۸۰ میلادی تولید وسایل نقلیه برقی در آمریکا آغاز شد. این خودروها مشکلاتی داشتند. مشکل اصلی مسافت محدودی بود که این خودروها می توانستند طی کنند چرا که باتری آن ها نیاز به شارژ داشتند. هزینه تعویض باتری های کهنه با باتری نو نیز نسبتا زیاد بود. اوایل دهه ۹۰، شرکت جنرال موتور اعلام کرد که موفق به ساخت خودروی برقی ای شده است که دیگر این مشکلات را به دنبال ندارد. این خودرو های الکتریکی توسط ژنراتوری که در آن تعبیه شده است، خودبخود شارژ می شود. این خودروها آلودگی صوتی کمتری دارند و آلودگی هوا نیز ایجاد نمی کنند. 

کامپیوتر ها

امروزه دستگاه های کامپیوتری در بسیاری از صنایع، ادارات و منازل کاربرد دارند. تا دهه ۱۹۷۰، کامپیوتر ها کمتر استفاده می شدند. امروزه کامپیوتر های بسیار کوچکی که در وسایل خانگی مثل ماشین لباسشویی، سیستم های صوتی، جارو برقی ها و ماکروویو ها مورد استفاده قرار می گیرند. 

خانه های ما در آینده، تبدیل به خانه هایی هوشمند خواهند شد. این خانه ها سیگنال های الکتریکی، ویدئویی، تلفنی و … را از طریق کابل هایی به سرعت جابجا می کنند. کامپیوتر ها این امکان را فراهم می کنند تا از راه دور نیز بسیاری از وسایل را کنترل کنیم. برای مثال می توانیم وسایل سرمایشی و گرمایشی یا گاز آشپزخانه را بدون اینکه در خانه باشیم روشن یا خاموش کنیم. وقتی وارد یک اتاق می شویم نور و دمای آن خودبه خود بر اساس برنامه ای که از قبل به آن داده شده تنظیم می شود. همه این پیشرفت ها با وجود برق امکان پذیر خواهد شد.

سلامتی

امروزه در بسیاری از جراحی ها از لیزر استفاده می شود. بسیاری از عمل های چشم با استفاده از لیزر ها انجام می شوند. با کمک لیزر ها نقاطی را می توان جراحی کرد که دسترسی به آن ها با استفاده از تیغ جراحی امکان پذیر نیست. کامپیوتر ها برای تشخیص بیماری ها و ارائه سریع اطلاعات و گزارش ها برای پزشکان و محققان به کار می روند.

 

منابع:

• سرو نیرو توس