


電與電流
電的形式有兩種:靜電,也就是累積起來的電;還有動電,也就是沿著導體流動的電:我們稱之為電流。
在暴風雨來臨之際,天空中充滿了電。這些電積攢在云層和濕潤的空氣中:這是靜電,它們通過閃電這個現象釋放到地面。閃電是一股電流,帶有大量能量,但人類至今不知道如何利用閃電。
有些用合成面料做的服裝會產生靜電,我們脫衣服的時候會釋放到我們的身體上。在天氣干燥的時候,我們打開車門時也會感受到這種靜電。
實驗
有些物體摩擦之后可以產生靜電。兩個掛在細繩上的琥珀球相互摩擦后會相互排斥。兩個玻璃球在相同條件下也會產生相同的現象。但再把玻璃球和琥珀球放在一起,它們會相互吸引,這說明它們帶的電不同,一個是正的,一個是負的。
電池在充滿的時候含有靜態電能。如果我們將其插到某臺設備上,靜態電能就會以電流的形式經過設備的電路被消耗掉。電池電量會逐漸減少,需要再次充電。
電流,也就是流動的電能,這是一個物理現象,實質是電子沿著導體移動。
導體是引導電能的物質,如銅、鐵、鋁等。鹽水,還有人體也都是導體,這也就是為什么人有觸電的危險。不導電的物質稱為絕緣體,如玻璃、塑料和空氣。
電能要通過電器進行轉化才能為我們所利用:
發動機將其轉化為運動;
取暖器將其轉化為熱;
燈泡將其轉化為光。
電能的生產和運輸
電能是通過其他能源而取得的能量形式。發電機產生電能之后,必須將其運輸和分配出去。
熱電站通過燃燒煤炭、天然氣或者石油產生電能。另外還有核電站、水電站、太陽能面板發電站、風力發電站,地熱和潮汐發電站等等。我們還可以通過直流發電機用肌肉發電。
今天,全世界生產的電力中:
64%通過燃燒化石能源(煤炭,石油和天然氣)獲得;
18%來自水力發電;
17%來自核能;
還有1%來自太陽能或者風能。
人們用高壓電線大規模運輸電流。高壓電線掛在電線塔上,翻山越嶺。高壓電線的電流以40萬伏或者22.5萬伏的電壓流動。
在工業中心和城市附近,高壓電線進入了變電站,電壓降低,電流導入二級電網。隨后,電流被分配給企業,單位和居民。通常來說,居民用電的電壓是220伏。
每戶人家都有電表。電表測量的是使用者的用電量。這樣,電力供應商可以確定用戶每個月要交多少電費。
電能是一種極難儲存的能量,所以要一刻不停按需生產。
化石能
可燃燒的化石、煤炭、石油還有天然氣是經過上千萬年、跨越各個地質周期而逐漸形成的。它們的儲量有限,而且不可再生。使用化石能會導致氣候變暖。
化石能是植物和動物的有機質積累和分解而形成的。
它們所包含的能量來自葉綠素所捕獲的太陽能(和現在活著的生物一樣),隨后轉化為煤炭、石油和天然氣所蘊含的化學能。
化石能含有碳元素,通過燃燒來釋放和傳播能量:它們是可燃物。
化石能或是像煤炭、天然氣那樣直接使用,或是像石油那樣在精煉后轉化為燃油、汽油、丁烷等使用。
化石燃燒可以為住宅供暖,烹飪食物,生產水泥之類的原料,讓內燃機運作(汽車,飛機,火車頭……),還可以在熱電站產生大量電能。
今天,全世界使用的能源中,大約有80%來自可燃燒化石。人類每年都會采掘數十億噸的可燃燒化石。
煤炭、石油、天然氣也是許多工業生產的原材料。塑料制品就是用石油生產的。