1.1: Hvad er direkte Energikonvertering?

energikonverteringsenheder konverterer mellem elektriske, magnetiske, kinetiske, potentielle, optiske, kemiske, nukleare og andre former for energi. Energiomdannelsesprocesser forekommer naturligt. For eksempel omdannes energi fra optisk elektromagnetisk stråling til varme, når sollys opvarmer et hus, og energi omdannes fra potentiel energi til kinetisk energi, når et blad falder fra et træ. Alternativt er energikonverteringsenheder designet og fremstillet af en bred vifte af forskere og ingeniører. Disse energikonverteringsenheder spænder fra små integrerede kredsløbskomponenter såsom termoelementer, der bruges til at mærke temperatur ved at konvertere mikrobølger af strøm fra termisk energi til elektricitet til enorme kulkraftværker, der omdanner gigavatterenergi lagret i kulens kemiske bindinger til elektricitet.

en direkte energikonverteringsenhed konverterer en form for energi til en anden gennem en enkelt proces. For eksempel er en solcelle en direkte energikonverteringsenhed, der konverterer optisk elektromagnetisk stråling til elektricitet. Mens noget af sollyset, der falder på en solcelle, kan varme det op i stedet, er denne effekt ikke grundlæggende for solcelleoperationen. Alternativt involverer indirekte energikonverteringsenheder en række direkte energikonverteringsprocesser. For eksempel involverer nogle solkraftværker konvertering af optisk elektromagnetisk stråling til elektricitet ved opvarmning af en væske, så den fordamper. Fordampning og udvidelse af gassen spin en rotor af en turbine. Energien fra Rotorens mekaniske bevægelse omdannes til et tidsvarierende magnetfelt, som derefter omdannes til en vekslende elektrisk strøm i generatorens spoler.

denne tekst fokuserer på enheder til direkte energikonvertering, der konverterer mellem elektrisk energi og en anden form. På grund af den brede vifte af enheder, der passer ind i denne kategori, er energikonvertering et emne, der er vigtigt for alle typer elektriske ingeniører. Nogle elektriske ingeniører specialiserer sig i at bygge instrumenteringssystemer. Mange sensorer, der bruges af disse ingeniører, er enheder til direkte energikonvertering, herunder belastningsmålere, der bruges til at måle tryk, Hall-effektfølere, der måler magnetfelt, og sensorer, der bruges til at detektere mekaniske vibrationer. Den elektriske energi, der produceres i en sensor, kan være så lille, at forstærkning er påkrævet. Andre elektriske ingeniører specialiserer sig i produktion og distribution af elektrisk strøm. Batterier og solceller er direkte energikonverteringsenheder, der bruges til at lagre og generere elektricitet. De er især nyttige på fjerntliggende steder eller i håndholdte gadgets, hvor der ikke er nogen nem måde at oprette forbindelse til elnettet. Tilsvarende bruges direkte energikonverteringsenheder såsom termoelektriske enheder og brændselsceller til at drive satellitter, rovere og andre luftfartssystemer. Mange elektriske ingeniører arbejder i bilindustrien. Direkte energikonverteringsenheder, der findes i biler, inkluderer batterier, optiske kameraer, Hall-effektfølere i turteller, der bruges til at måle rotationshastighed, og tryksensorer.

direkte energikonvertering er et fascinerende emne, fordi det ikke passer pænt ind i en enkelt disciplin. Energikonvertering er grundlæggende inden for elektroteknik, men det er også grundlæggende for maskinteknik, Fysik, Kemi og andre grene af videnskab og teknik. For eksempel er fjedre energilagringsenheder, der ofte studeres af Maskiningeniører, kondensatorer er energilagringsenheder, der ofte studeres af elektriske ingeniører, og batterier er energilagringsenheder, der ofte studeres af kemikere. Tilsvarende er energilagrings-og energikonverteringsenheder, såsom fjedre, kondensatorer og batterier, ikke esoteriske. De er almindelige, billige og bredt tilgængelige. Mens de findes i dagligdags genstande, er de også aktive emner inden for moderne forskning. For eksempel er bærbare computere begrænset af batteriets levetid, og mobiltelefonmodtagelse er ofte begrænset af kvaliteten af en antenne. Batterier, antenner og andre enheder til direkte energikonvertering studeres af både forbrugervirksomheder, der prøver at opbygge bedre produkter, og akademiske forskere, der prøver at forstå grundlæggende fysik.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.