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Energia Elétrica: Como funciona? Vantagens e desvantagens

Energia Elétrica ou simplesmente eletricidade é uma forma de energia. A eletricidade é o fluxo de elétrons. Toda a matéria é composta de átomos e um átomo tem um centro, chamado núcleo.

O núcleo contém partículas carregadas positivamente chamadas de prótons e partículas não carregadas chamadas de nêutrons. O núcleo de um átomo é cercado por partículas carregadas negativamente chamadas, os elétrons.

A carga negativa de um elétron é igual à carga positiva de um próton e o número de elétrons em um átomo é geralmente igual ao número de prótons. Quando a força de equilíbrio entre prótons e elétrons é perturbada por uma força externa, um átomo pode ganhar ou perder um elétron. Quando os elétrons de um átomo são “perdidos”, o movimento livre desses elétrons constitui uma corrente elétrica.

A eletricidade é uma parte básica da natureza e é uma das formas mais utilizadas de energia. Obtemos eletricidade, que é uma fonte de energia secundária, a partir da conversão de outras fontes de energia, como carvão, gás natural, petróleo, energia nuclear e outras fontes naturais, que são chamadas de fontes primárias.

Muitas cidades e vilas foram construídas ao lado de cachoeiras (uma fonte primária de energia mecânica) que transformaram as rodas d’água em trabalho. Antes que a geração de eletricidade começasse um pouco mais de 100 anos atrás, as casas eram iluminadas com lâmpadas a querosene, a comida era resfriada em caixas de gelo e as salas eram aquecidas por fogões a lenha ou a carvão.

Começando com Benjamin Franklin que experimentou com uma pipa uma noite tempestuosa na Filadélfia, os princípios da eletricidade gradualmente se tornaram entendidos. Em meados do século XIX, a vida de todos mudou com a invenção da lâmpada elétrica.

Antes de 1879, a eletricidade tinha sido usada em luzes de arco para iluminação externa. A invenção da lâmpada usou eletricidade para trazer iluminação interna para nossas casas.

Como um transformador é usado?

Para resolver o problema do envio de eletricidade por longas distâncias, George Westinghouse desenvolveu um dispositivo chamado transformador. O transformador permitiu que a eletricidade fosse transmitida eficientemente por longas distâncias. Isso possibilitou o fornecimento de eletricidade para residências e empresas localizadas longe da usina de geração elétrica.

Apesar de sua grande importância em nossas vidas diárias, a maioria de nós raramente pára para pensar como seria a vida sem eletricidade. No entanto, como o ar e a água, tendemos a tomar eletricidade como garantida. Todos os dias, usamos a eletricidade para fazer muitas funções para nós – desde iluminação e aquecimento / resfriamento de nossas casas, até a fonte de energia para televisões e computadores. A eletricidade é uma forma controlável e conveniente de energia usada nas aplicações de calor, luz e energia.

Como a eletricidade é gerada?

Um gerador elétrico é um dispositivo para converter energia mecânica em energia elétrica. O processo baseia-se na relação entre magnetismo e eletricidade. Quando um fio ou qualquer outro material eletricamente condutor se move através de um campo magnético, ocorre uma corrente elétrica no fio.

Os grandes geradores utilizados pela indústria de energia elétrica têm um condutor estacionário. Um ímã preso à extremidade de um eixo giratório é posicionado dentro de um anel condutor estacionário que é envolvido com um pedaço longo e contínuo de arame.

Quando o ímã gira, ele induz uma pequena corrente elétrica em cada seção do fio conforme ele passa. Cada seção de fio constitui um pequeno condutor elétrico separado. Todas as pequenas correntes de seções individuais somam uma corrente de tamanho considerável. Essa corrente é o que é usado para energia elétrica.

Como as turbinas são usadas para gerar eletricidade?

Uma estação de energia elétrica usa uma turbina, motor, roda d’água ou outra máquina semelhante para acionar um gerador elétrico ou um dispositivo que converte energia mecânica ou química em eletricidade. Turbinas a vapor, motores de combustão interna, turbinas de combustão de gás, turbinas de água e turbinas eólicas são os métodos mais comuns para gerar eletricidade.

A maior parte da eletricidade do mundo é produzida em turbinas a vapor Uma turbina converte a energia cinética de um fluido em movimento (líquido ou gás) em energia mecânica. As turbinas a vapor possuem uma série de pás montadas em um eixo contra o qual o vapor é forçado, girando assim o eixo conectado ao gerador. Em uma turbina a vapor movida a combustíveis fósseis, o combustível é queimado em um forno para aquecer água em uma caldeira para produzir vapor.

Carvão, petróleo e gás natural são queimados em grandes fornos para aquecer água para produzir vapor que, por sua vez, empurra as pás de uma turbina.

O gás natural, além de ser queimado para aquecer água para vapor, também pode ser queimado para produzir gases de combustão quentes que passam diretamente através de uma turbina, girando as pás da turbina para gerar eletricidade. Turbinas a gás são comumente usadas quando o uso de eletricidade está em alta demanda.

O petróleo também pode ser usado para fazer vapor e girar uma turbina. O óleo – combustível residual, um produto refinado a partir de petróleo bruto, é freqüentemente o produto de petróleo usado em usinas elétricas que usam petróleo para produzir vapor.

A energia nuclear é um método em que o vapor é produzido pelo aquecimento da água através de um processo chamado de fissão nuclear. Em uma usina nuclear, um reator contém um núcleo de combustível nuclear, principalmente o urânio enriquecido.

Quando os átomos de combustível de urânio são atingidos por nêutrons, eles são fissionados (divididos), liberando calor e mais nêutrons. Sob condições controladas, esses outros nêutrons podem atingir mais átomos de urânio, dividindo mais átomos e assim por diante. Desse modo, a fissão contínua pode ocorrer, formando uma reação em cadeia liberando calor. O calor é usado para transformar água em vapor, que, por sua vez, gira uma turbina que gera eletricidade.

É um processo no qual a água corrente é usada para girar uma turbina conectada a um gerador. Existem basicamente dois tipos básicos de sistemas hidrelétricos que produzem eletricidade.

No primeiro sistema, a água corrente acumula-se em reservatórios criados pelo uso de barragens. A água cai através de um tubo chamado de comporta e aplica pressão contra as pás da turbina para acionar o gerador para produzir eletricidade. No segundo sistema, chamado de corrente do rio, a força da corrente do rio (em vez da queda de água) aplica pressão às pás da turbina para produzir eletricidade.

Outras fontes geradoras

A energia geotérmica vem da energia térmica enterrada sob a superfície da terra. Em algumas áreas do país, o magma (matéria fundida sob a crosta terrestre) flui suficientemente perto da superfície da terra para aquecer a água subterrânea em vapor, que pode ser aproveitado para uso em usinas de turbinas a vapor.

A energia solar é derivada da energia do sol. No entanto, a energia do sol não está disponível em tempo integral e é amplamente dispersa. Os processos usados ​​para produzir eletricidade usando a energia solar são historicamente mais caros do que o uso de combustíveis fósseis convencionais.

A conversão fotovoltaica gera energia elétrica diretamente da luz do sol em uma célula fotovoltaica (solar). Os geradores elétricos solares térmicos usam a energia radiante do sol para produzir vapor para acionar as turbinas.

A energia eólica é derivada da conversão da energia contida no vento em eletricidade. A energia eólica, como o sol, é geralmente uma fonte cara de produção de eletricidade.

Biomassa (madeira, resíduos sólidos urbanos, lixo) e resíduos agrícolas, como espigas de milho e palha de trigo, são outras fontes de energia para a produção de eletricidade. Essas fontes substituem os combustíveis fósseis na caldeira. A combustão de madeira e resíduos gera vapor e é tipicamente usado em usinas elétricas a vapor convencionais.

A eletricidade produzida por um gerador viaja ao longo de cabos para um transformador, que muda a eletricidade de baixa tensão para alta tensão. A eletricidade pode ser movida por longas distâncias de forma mais eficiente usando alta tensão.

Linhas de Transmissão são usadas para transportar a eletricidade para uma subestação. As subestações possuem transformadores que alteram a eletricidade de alta voltagem em eletricidade de menor voltagem. A partir da subestação, as linhas de distribuição transportam a eletricidade para residências, escritórios e fábricas, que exigem eletricidade de baixa voltagem.

Como a eletricidade é medida?

A eletricidade é medida em unidades de energia chamadas watts. Foi nomeado para homenagear James Watt, o inventor da máquina a vapor. Um watt é uma quantidade muito pequena de energia. Isso exigiria quase 750 watts para igualar a um cavalo de potência.

Um quilowatt representa 1.000 watts. Um quilowatt-hora (kWh) é igual à energia de 1.000 watts trabalhando por uma hora. A quantidade de eletricidade gerada por uma usina de energia ou por um cliente durante um período de tempo é medida em quilowatts-hora (kWh).

Quilowatts-hora são determinados pela multiplicação do número de kW requeridos pelo número de horas de uso. Por exemplo, se você usa uma lâmpada de 40 watts 5 horas por dia, você usou 200 watts de energia, ou 0,2 quilowatt-hora de energia elétrica.

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