1.1: Vad är direkt Energiomvandling?

energiomvandlingsanordningar konverterar mellan elektriska, magnetiska, kinetiska, potentiella, optiska, kemiska, nukleära och andra former av energi. Energiomvandlingsprocesser förekommer naturligt. Till exempel omvandlas energi från optisk elektromagnetisk strålning till värme när solljus värmer ett hus och energi omvandlas från potentiell energi till kinetisk energi när ett blad faller från ett träd. Alternativt är energiomvandlingsanordningar konstruerade och tillverkade av ett brett spektrum av forskare och ingenjörer. Dessa energiomvandlingsanordningar sträcker sig från små integrerade kretskomponenter som termoelement som används för att känna av temperaturen genom att omvandla mikrovågor av kraft från termisk energi till el till enorma kolkraftverk som omvandlar gigawatt energi lagrad i de kemiska bindningarna av kol till El.

en direkt energiomvandlingsanordning omvandlar en form av energi till en annan genom en enda process. Till exempel är en solcell en direkt energiomvandlingsanordning som omvandlar optisk elektromagnetisk strålning till El. Medan en del av solljuset som faller på en solcell kan värma upp det istället, är den effekten inte grundläggande för solcellsoperationen. Alternativt involverar indirekta energiomvandlingsanordningar en serie direkta energiomvandlingsprocesser. Till exempel innebär vissa solkraftverk omvandling av optisk elektromagnetisk strålning till El genom att värma en vätska så att den avdunstar. Avdunstning och expansion av gasen snurra en rotor av en turbin. Energin från Rotorns mekaniska rörelse omvandlas till ett tidsvarierande magnetfält som sedan omvandlas till en växelström i generatorns spolar.

denna text fokuserar på direkta energiomvandlingsanordningar som konverterar mellan elektrisk energi och en annan form. På grund av det stora utbudet av enheter som passar i denna kategori är energiomvandling ett ämne som är viktigt för alla typer av elingenjörer. Vissa elingenjörer är specialiserade på att bygga instrumenteringssystem. Många sensorer som används av dessa ingenjörer är direkta energiomvandlingsanordningar, inklusive töjningsmätare som används för att mäta tryck, Halleffektsensorer som mäter magnetfält och piezoelektriska sensorer som används för att detektera mekaniska vibrationer. Den elektriska energin som produceras i en sensor kan vara så liten att förstärkning krävs. Andra elingenjörer är specialiserade på produktion och distribution av elkraft. Batterier och solceller är direkta energiomvandlingsanordningar som används för att lagra och generera el. De är särskilt användbara på avlägsna platser eller i handhållna prylar där det inte finns något enkelt sätt att ansluta till elnätet. På liknande sätt används direkt energiomvandlingsanordningar som termoelektriska enheter och bränsleceller för att driva satelliter, rovers och andra rymdsystem. Många elingenjörer arbetar inom bilindustrin. Direkt energiomvandlingsanordningar som finns i bilar inkluderar batterier, optiska kameror, Halleffektsensorer i varvräknare som används för att mäta rotationshastighet och trycksensorer.

direkt energiomvandling är ett fascinerande ämne eftersom det inte passar in i en enda disciplin. Energiomvandling är grundläggande för elektroteknik, men det är också grundläggande för maskinteknik, fysik, kemi och andra grenar av vetenskap och teknik. Fjädrar är till exempel energilagringsenheter som ofta studeras av mekaniska ingenjörer, kondensatorer är energilagringsenheter som ofta studeras av elingenjörer och batterier är energilagringsenheter som ofta studeras av kemister. På liknande sätt är energilagrings-och energiomvandlingsanordningar, såsom fjädrar, kondensatorer och batterier, inte esoteriska. De är vanliga, billiga och allmänt tillgängliga. Medan de finns i vardagliga föremål är de också aktiva ämnen för samtida forskning. Till exempel är bärbara datorer begränsade av batteriernas livslängd, och mobiltelefonmottagningen begränsas ofta av antennens kvalitet. Batterier, antenner och andra enheter för direkt energiomvandling studeras av både konsumentföretag som försöker bygga bättre produkter och akademiska forskare som försöker förstå grundläggande fysik.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.