1.1: What is Direct Energy Conversion?

os dispositivos de conversão de energia convertem-se entre as formas de energia elétrica, magnética, cinética, potencial, óptica, química, nuclear e outras. Os processos de conversão de energia ocorrem naturalmente. Por exemplo, a energia é convertida da radiação eletromagnética óptica para o calor quando a luz solar aquece uma casa, e a energia é convertida da energia potencial para a energia cinética quando uma folha cai de uma árvore. Alternativamente, os dispositivos de conversão de energia são projetados e fabricados por uma ampla gama de cientistas e engenheiros. Estes dispositivos de conversão de energia variam de pequenos componentes de circuitos integrados, tais como termopares que são usados para sentir a temperatura, convertendo microwatts de energia da energia térmica para a eletricidade para enormes usinas de carvão que convertem gigawatts de energia armazenada nas ligações químicas do carvão em eletricidade.

um dispositivo de conversão de energia direta converte uma forma de energia para outra através de um único processo. Por exemplo, uma célula solar é um dispositivo de conversão de energia direta que converte radiação eletromagnética óptica em eletricidade. Enquanto alguns da luz solar que cai sobre uma célula solar pode aquecê-lo em vez disso, esse efeito não é fundamental para a operação da célula solar. Alternativamente, os dispositivos indiretos de conversão de energia envolvem uma série de processos diretos de conversão de energia. Por exemplo, algumas usinas de energia solar envolvem a conversão de radiação eletromagnética óptica para eletricidade aquecendo um fluido para que ele evapore. A evaporação e expansão do gás girar um rotor de uma turbina. A energia do movimento mecânico do rotor é convertida para um campo magnético variando de tempo que é então convertido para uma corrente elétrica alternada nas bobinas do gerador.

este texto foca em dispositivos de conversão de energia direta que convertem entre energia elétrica e outra forma. Devido à grande variedade de dispositivos que se encaixam nesta categoria, a conversão de energia é um tema importante para todos os tipos de engenheiros elétricos. Alguns engenheiros elétricos se especializam em sistemas de instrumentação de construção. Muitos sensores usados por esses engenheiros são dispositivos de conversão de energia direta, incluindo medidores de tensão usados para medir a pressão, sensores de Efeito Hall que medem o campo magnético, e sensores piezoelétricos usados para detectar vibrações mecânicas. A energia elétrica produzida em um sensor pode ser tão pequena que a amplificação é necessária. Outros engenheiros elétricos especializados na produção e distribuição de energia elétrica. Baterias e células solares são dispositivos de conversão de energia direta utilizados para armazenar e gerar eletricidade. Eles são particularmente úteis em locais remotos ou na mão gadgets onde não há nenhuma maneira fácil de se conectar à rede de energia. Relatedly, direct energy conversion devices such as thermoelectric devices and fuel cells are used to power satellites, rovers, and other aerospace systems. Muitos engenheiros elétricos trabalham na indústria automotiva. Os dispositivos de conversão de energia direta encontrados em carros incluem baterias, câmeras ópticas, sensores de Efeito Hall em Tacômetro usado para medir a velocidade de rotação e sensores de pressão.A conversão direta de energia é um tema fascinante porque não se encaixa perfeitamente em uma única disciplina. A conversão de energia é fundamental para os campos da engenharia elétrica, mas também é fundamental para a engenharia mecânica, física, química e outros ramos da ciência e engenharia. Por exemplo, molas são dispositivos de armazenamento de energia, muitas vezes, estudados por engenheiros mecânicos, os capacitores são dispositivos de armazenamento de energia, muitas vezes, estudados por engenheiros elétricos e baterias são dispositivos de armazenamento de energia, muitas vezes estudada pelos químicos. Relatedly, energy storage and energy conversion devices, such as springs, capacitors, and batteries, are not esoteric. Eles são comuns, baratos e amplamente disponíveis. Enquanto eles são encontrados em objetos cotidianos, eles são sujeitos ativos da pesquisa contemporânea também. Por exemplo, os computadores portáteis são limitados pelo tempo de vida das baterias, e a recepção de telefones celulares é muitas vezes limitada pela qualidade de uma antena. Baterias, antenas e outros dispositivos de conversão direta de energia são estudados por ambas as empresas de consumo tentando construir melhores produtos e pesquisadores acadêmicos tentando entender física fundamental.

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