电能定义

当你打开开关时，充满房间的光并不是魔法；那是能量！根据我们在小学学过的“能量守恒定律”，我们知道能量只能被转化。然而，要使能量完成任何有益的任务，它必须首先从一种形式转化为另一种形式。

发电机将动能转化为电能来为电路供电，而电动机则将电能转化为机械能或动能（旋转能）来为电路供电。那么，电能到底是什么呢？让我们更深入地讨论一下。

电能到底是什么？

电子从一个位置移动到另一个位置时产生的能量就是电能。换句话说，电能就是移动的电子或电荷流所做的功。由于它是由电荷的运动产生的，所以电能是一种动能。电荷移动得越快，携带的能量就越多。

当力移动一个物体时，功就被做了，而能量就是做功的能力。我们每天都需要并使用能量，它可能以多种形式存在。电能储存在电场内的带电粒子中。电场是带电粒子周围的空间。换句话说，带电粒子会产生电场，电场对该区域内的其他带电粒子施加外力。带电粒子会受到电场的作用力，这会使它移动并做功。

电能是如何工作的？

在 1820 年代，英国科学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 开发了一种发电方法。他将一个金属圆盘或线圈在磁铁的两极之间移动。基本原理是铜线中的电子可以自由移动。每个电子都带有负电荷。电子的运动受其与质子和带正电的离子等正电荷之间的吸引力以及与相似电荷（如其他电子和带负电的离子）之间的排斥力所支配。

换句话说，带电粒子（在此例中为电子）在响应其周围电场的作用力时，通过对其他带电粒子施加力来做功。两个相互吸引的带电粒子必须被推开。

电子、质子、原子核、阳离子（带正电的离子）、阴离子（带负电的离子）、正电子（与电子相当的反物质）以及其他带电粒子都能够产生电能。

电能的例子

以下是一些常见的电能例子

气球摩擦你的头发

如果你参加过生日派对，你肯定试过把气球在头上摩擦，让它粘在头发上。即使你把气球放在离头几英寸远的地方，当你把它拿开时，你的头发仍然会飘起来！

物理学学生知道这不是魔法；这是静电的作用。那么，如果气球和你的头发最初都是中性电荷，它们怎么会带有相反的电荷呢？

当你把它放开时，气球会因为吸引你的头发而试图保持在原位。然而，这种吸引力不会永远持续下去。

由于气球和你的头发之间的微弱吸引力，你的头发分子和气球分子会试图通过恢复其原始的电子数量来达到平衡，这将导致它们失去电荷，因为电子会获得或失去。

涡轮机（风力）

风力涡轮机将自然风转化为可以为我们的房屋、电子产品和其他设备供电的能量，它们通常位于偏远地区。那么，一个看起来非电动的物体（如风）如何转化为可用、长期的能量呢？

最基本地说，风力涡轮机将运动能转化为电能。你应该知道，当风吹到涡轮机的叶片上时，它会像风车一样带动转子轮毂旋转。一个安装在轮机罩内的发电机通过这种动能旋转。通过移动发电机中已有的电荷，该发电机将势能转化为电能，产生电流？这也就是电。

儿童玩具中的电池

电池就像风力涡轮机将一种能量转化为另一种能量一样，将能量转化为一种形式，从而使儿童玩具能够运转。电池有两个端：一个正端和一个负端。

玩具必须将正确的端子放在正确的位置才能工作。正如你所料，正端带有正电荷，负端带有负电荷。

这意味着电池在寻求平衡，因为负端比正端拥有更多的电子。当正端的电子全部达到平衡，并且没有更多的电子可以通过电线流动时，就该更换电池了。

心脏除颤器

没有比除颤器更好的电势能和动能的例子了。在心脏骤停等紧急情况下，除颤器通过恢复不规则的心跳，已经挽救了数千人的生命。

但它们是如何做到的呢？不出所料，除颤器依靠电力来挽救生命。除颤器包含两个电容器板，其中储存着巨大的电势能。

当电子从正极板流向负极板时，势能转化为动能。请注意，如果您靠近除颤器，它会携带非常强大的电能。

电能的类型

电能的四种主要类型如下：

统计能量

等量的质子和电子相互作用产生静电（带正电和负电的亚原子粒子）。为了使这种摩擦起作用，粒子需要性质相反（+,-）。当两个同类粒子（如正-正或负-负）碰撞时，就会发生“非摩擦”。

水力发电

流动的水的力产生水力发电。就像小型谷物磨一样，它是在大型发电厂中产生的，利用相同的基本原理，但规模更大、效率更高。巨大的涡轮机由于水流过它们而快速旋转，并连接到发电机。

中国、越南和尼泊尔为偏远地区开发了微型水力发电。印度总理纳伦德拉·莫迪 (Narendra Modi) 在“总理乡村电气化计划”(Pradhan Mantri Gram Vidyut Yojna) 下将这项技术引入印度。

据信，微型水力发电将加速电气化进程。目前，印度 95% 的村庄需要用电，要实现 10 万个村庄的电气化，需要 1-2 吉瓦的电力。

电流

电荷在电场中移动称为电流，导体控制着电流的方向。良好导体和不良导体是两种不同类别的导体。

铜线是良好的导体，因为它们允许电荷移动，而糟糕的导体则阻碍电荷流动（如木材）。由于电荷的持续通过，导体会规律性地发热。

太阳能

太阳能是利用太阳产生的，太阳是一个自古就存在的巨大且独特的能源。太阳光线是太阳能的主要来源，并且利用光伏 (PV) 技术来生产它，将来自阳光的太阳能转化为太阳能。光伏系统利用太阳能来运行家用电器、电脑和照明。

光伏 (PV) 电池由两层或多层极薄的硅层或其他半导体材料构成。光伏电池包括厚膜硅、非晶硅、单晶硅电池、多晶硅电池以及其他由碲化镉 (CdTe) 和铜铟硒化物 (CIS) 等各种相关材料制成的薄膜。

总结

可能需要热能、光能、电机功率以及其他形式的能量。由于，对于当前的科学和技术突破，电能现在可以转化为任何所需的能量形式。因此，电能在现代世界中变得越来越普遍。

负担得起且可靠的能源供应对于工业企业和我们的社会系统的生存至关重要。人均用电量被用来衡量一个国家的成功，使其成为所有国家的重要资源。