1.1:直接エネルギー変換とは何ですか?

エネルギー変換装置は、電気的、磁気的、運動的、電位的、光学的、化学的、核的、および他の形態のエネルギーの間で変換する。 エネルギー変換プロセスは自然に起こる。 例えば、太陽光が家を暖めるとエネルギーは光電磁放射から熱に変換され、葉が木から落ちるとエネルギーは潜在エネルギーから運動エネルギーに変換され また、エネルギー変換装置は科学者およびエンジニアの広い範囲によって設計され、製造される。 これらのエネルギー変換装置は、熱エネルギーから電気への電力のマイクロワットを変換することによって温度を感知するために使用される熱電対のような小さな集積回路部品から、石炭の化学結合に貯蔵されたギガワットのエネルギーを電気に変換する巨大な石炭発電所まで及ぶ。

直接エネルギー変換装置は、単一のプロセスを介してエネルギーのある形態を別の形態に変換する。 例えば、太陽電池は、光電磁放射を電気に変換する直接エネルギー変換装置である。 太陽電池に落ちる太陽光の一部は、代わりにそれを加熱することができるが、その効果は、太陽電池の動作に基本的ではありません。 あるいは、間接エネルギー変換デバイスは、一連の直接エネルギー変換プロセスを含む。 例えば、いくつかの太陽光発電所は、それが蒸発するように流体を加熱することにより、光電磁放射を電気に変換することを伴います。 ガスの蒸発と膨張は、タービンのロータを回転させる。 ロータの機械的運動からのエネルギーは、発電機のコイル内の交流電流に変換される時間変化する磁場に変換される。

このテキストは、電気エネルギーと他の形態との間で変換する直接エネルギー変換装置に焦点を当てています。 このカテゴリに適合するデバイスの多種多様のために、エネルギー変換は、電気技術者のすべてのタイプにとって重要なトピックです。 一部の電気技術者は、計装システムの構築に特化しています。 これらの技術者が使用する多くのセンサは、圧力を測定するために使用されるひずみゲージ、磁場を測定するホール効果センサ、機械的振動を検出するた センサ内で生成される電気エネルギーは、増幅が必要とされるほど小さくてもよい。 他の電気技術者は、電力の生産と流通を専門としています。 電池および太陽電池は電気を貯え、発生させるのに使用される直接エネルギー変換装置です。 それらは遠隔地または電力網に接続する簡単な方法がない手持ち型の小道具に特に有用である。 関連して、熱電装置や燃料電池などの直接エネルギー変換装置は、衛星、ローバー、およびその他の航空宇宙システムに電力を供給するために使用されます。 多くの電気技術者は自動車産業で働いています。 自動車に見られる直接エネルギー変換装置には、電池、光学カメラ、回転速度を測定するために使用されるタコメーターのホール効果センサ、および圧力センサが含まれる。

直接エネルギー変換は、単一の分野にきちんと収まらないため、魅力的なトピックです。 エネルギー変換は電気工学の基礎であるが、機械工学、物理学、化学、および科学および工学の他の枝にとっても基礎である。 例えば、ばねは機械技術者によって研究されることが多いエネルギー貯蔵装置であり、コンデンサは電気技術者によって研究されることが多いエネルギー貯蔵装置であり、電池は化学者によって研究されることが多いエネルギー貯蔵装置である。 関連して、ばね、コンデンサ、電池などのエネルギー貯蔵およびエネルギー変換デバイスは難解ではありません。 彼らは一般的で、安価で、広く利用可能です。 彼らは日常のオブジェクトで発見されているが、彼らはあまりにも現代の研究の積極的な科目です。 たとえば、ノートパソコンは電池の寿命によって制限され、携帯電話の受信はアンテナの品質によって制限されることがよくあります。 電池、アンテナ、およびその他の直接エネルギー変換装置は、より良い製品を構築しようとしている消費者企業と基本的な物理学を理解しようとしている学術研究者の両方によって研究されています。

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