يقدم لكم موقع اقرأ في هذا المقال مقدمة وخاتمة عن الطاقة الكهربائية وطرق توليد الطاقة الكهربائية ومصادر الطاقة الكهربائية وفوائد الطاقة الكهربائية وفوائد الطاقة الكهربائية وخاتمة لدراسة عن الطاقة الكهربائية إحداها إن أشكال الطاقة التي تعتمد عليها الغالبية العظمى، إن لم تكن جميع، أنشطة الحياة البشرية، لا يمكن الاستغناء عنها في أي زمان أو مكان، خاصة في ظل عصر التقدم التكنولوجي والسرعة التي نعيشها اليوم. ولا سبيل للصناعة والعلوم والاتصالات وغيرها دون الاعتماد على الطاقة الكهربائية.
مقدمة وخاتمة في موضوع الطاقة الكهربائية
مقدمة وخاتمة في موضوع الطاقة الكهربائية
مقدمة في الطاقة الكهربائية
الطاقة هي القدرة على فعل شيء ما أو ممارسة قوة معينة على جسم لتحريكه. تعرف الطاقة الكهربائية بأنها الطاقة الناتجة عن تدفق الشحنات الكهربائية. ويمكن تعريفها أيضًا على أنها الطاقة المخزنة في الجسيمات المشحونة داخل المجال الحالي، وهي المنطقة المحيطة بالجسيم المشحون. تستخدم الطاقة الكهربائية التجاذب والتنافر بين الجسيمات المشحونة لتحريكها وبذل شغل.
تنقسم الطاقة بشكل عام إلى قسمين: إما الطاقة الحركية وهي طاقة الجسم أثناء حركته والتي تزداد مع سرعته، أو الطاقة الكامنة وهي الطاقة المخزنة في الجسم أو المادة بسبب موقعها أو عندما تكون. عند التغيير، يتم إطلاق هذه الطاقة المخزنة، لكن الطاقة الكهربائية غالبًا ما تكون على شكل طاقة محتملة.
طرق توليد الطاقة الكهربائية
يتم إنتاج الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل أنواع مختلفة من الطاقة، مثل الطاقة الكيميائية والميكانيكية وغيرها، إلى طاقة كهربائية. الطرق الأساسية لتوليد الطاقة الكهربائية هي ما يلي:
التأثير الكهروضوئي
- ويمثل ذلك بانبعاث الإلكترونات من الأجسام عندما تتلقى طاقة ضوئية كافية، حيث أن الطاقة التي تمتلكها فوتونات الضوء تتناسب طرديا مع تردد الضوء، بينما تمتلك الإلكترونات طاقة تسمى طاقة ربط الإلكترون وتحدث عملية الانبعاث الضوئي، عندما تكتسب الإلكترونات طاقة تزيد عن طاقة ربطها. وبذلك يتسبب الإلكترون في تدفق تيار من الإلكترونات يسمى (التيار الكهربائي).
الكيمياء الكهربائية
- وتتحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية، كما يحدث مع البطاريات. تتكون البطارية من قطبين، أحدهما متصل بالقطب الموجب ويسمى الكاثود، والثاني متصل بالقطب السالب ويسمى الأنود. ويتم غمر كل منها في سائل كيميائي، واسم وظيفته العلمية هو الإلكتروليت، وهو يتكون من أيونات تتفاعل مع مادة الإلكترود لإنتاج تيار كهربائي. يتم عرض أهميتها في التطبيقات المحمولة والمحمولة.
الحث الكهرومغناطيسي
- ويعني خلق قوة دافعة كهربائية، أو ما يعرف بالجهد الكهربائي، وذلك عن طريق وضع موصل كهربائي في مجال مغناطيسي متغير، أو تحريك موصل في مجال مغناطيسي ثابت.
- تنسب هذه الظاهرة إلى العالم مايكل فاراداي، ومن أهم تطبيقاتها المولد الكهربائي، الذي يقوم على حركة موصل في مجال مغناطيسي لتوليد الشحنات الكهربائية وتوجيهها لإنتاج تدفق للتيار.
- يستخدم المولد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. وتستخدم هذه المولدات في العديد من محطات الطاقة، بما في ذلك توربينات الرياح ومحطات الوقود الأحفوري.
مصادر الطاقة الكهربائية
تستخدم معظم محطات الطاقة الكهربائية الوقود لتسخين المياه اللازمة لتوليد البخار وإتمام دورة توليد الكهرباء والتي تسمى دورة رانكين. تخضع جميع محطات الطاقة الكهربائية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، وهذا يعني أنها لا تستطيع تحويل طاقتها الحرارية إلى كهرباء بكفاءة 100% ومن الأمثلة على ذلك: المصادر الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية تشمل:
الوقود الأحفوري
تحرق محطات توليد الطاقة أنواعًا مختلفة من الوقود الأحفوري لإنتاج البخار اللازم لتشغيل محطة توليد الكهرباء. في محطات توليد الطاقة بالغاز يتم تشغيل التوربينات مباشرة وفي محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة يستخدم مولد البخار لزيادة إنتاج الكهرباء. ومن الجدير بالذكر أنه في عام 2017، أنتج العالم 64.5% من احتياجاته من الكهرباء من الوقود الأحفوري.
الوقود النووي
تشبه عملية توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية عمليات محطات الطاقة التي تستخدم الوقود الأحفوري، مع الفارق أن حرارة الانشطار النووي تستخدم لإنتاج بخار الماء بدلا من حرق الوقود الأحفوري، فهي تلوث البيئة وتلوث الهواء حيث أنها على عكس ذلك لا تحتاج إلى كميات كبيرة من الوقود مقارنة بمحطات الطاقة التقليدية الأخرى.
وتتميز محطات الطاقة المتجددة بأنها تحصل على طاقتها مباشرة من مصادر الطاقة المتجددة التي لا تنضب. إلا أن هذه المصادر لا تتوفر في كل الأوقات وفي كل مكان، مما يجعل إنتاج محطات توليد الكهرباء غير منتظم وغير موثوق على الإطلاق. تشمل مصادر الطاقة المتجددة ما يلي:
الطاقة المائية
يتم توليد الطاقة الكهرومائية عن طريق تخزين كميات كبيرة من المياه في السدود ثم تمريرها عبر توربينات مائية لإنتاج كميات كبيرة من الكهرباء الصديقة للبيئة. أحدها هو استخدام الطاقة الكهرومائية، ومن عيوب هذه الطريقة أنها تعتمد على إنشاء موقع مناسب لبناء السد وإنشاء محطة للطاقة الكهرومائية عليه.
الطاقة الشمسية وطاقة الرياح
تعد طاقة الرياح والطاقة الشمسية من أشهر مصادر الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء. وتتميز كلتا الطريقتين بانبعاث كميات صغيرة جدًا من الغازات التي تسببت في ظاهرة الاحتباس الحراري في عام 2017. وفي المتوسط، يأتي إجمالي احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
لكن من أكبر عيوب هاتين الطريقتين أنهما تعتمدان بشكل مباشر على الظروف الجوية، مما يمنعهما من إنتاج كهرباء ثابتة ومستمرة. تعتمد توربينات الرياح على سرعة الرياح ولا تنتج طاقة كهربائية ومع سرعات الرياح المنخفضة أو القوية جدًا، يعتمد توليد الطاقة من ألواح الخلايا الشمسية أيضًا على الوقت واليوم والموسم وحالة السماء سواء كانت صافية أو غائمة. ونظافة الألواح نفسها .
الطاقة الحرارية الأرضية
وترتفع درجة الحرارة بازدياد عمق الأرض بعيداً عن القشرة الأرضية. وهذا نتيجة الضغط والتحلل الإشعاعي ووجود الصخور المنصهرة. والدليل على ذلك انفجار ينابيع المياه الساخنة ودفع البخار والماء الساخن إلى سطح الأرض، الأمر الذي لفت انتباه مهندسي الطاقة باعتباره مصدرا هاما للطاقة، حيث تم استخدام هذه الطاقة ومحطات توليد الطاقة بأنواعها المختلفة. تم بناؤها.
لكن من أكبر عيوب هذا المصدر هو صعوبة العثور على موقع مناسب، كما أن استخدام بعض المواقع قد يؤثر على تسخين المياه تحت الأرض.
مميزات الطاقة الكهربائية
لقد أدى اكتشاف الكهرباء واستخدامها وتطويرها إلى العديد من الفوائد والمظاهر الإيجابية في مختلف جوانب وأنشطة الحياة. ومن أبرز هذه الفوائد ما يلي:
- في المنازل: تستخدم الكهرباء في الأنشطة اليومية حيث توفر الراحة وسهولة العيش في المنزل من خلال تشغيل الآلات المختلفة مثل الميكروويف والثلاجة وغسالة الصحون والغسالة والعديد من الأجهزة الأخرى.
- خارج المنازل: تستخدم الكهرباء في إنارة الشوارع، وتسخين مياه حمامات السباحة، وفي الزراعة لتشغيل رشاشات وماكينات جز العشب.
- المواصلات والمواصلات: تساعد الكهرباء في الوصول إلى أماكن مختلفة حول العالم، وقبل اكتشافها كان النقل موضوعاً صعباً للغاية. على سبيل المثال، لا يمكن السفر بالطائرة بدون كهرباء.
- الصحة: تعمل الأجهزة الطبية الحديثة والأجهزة الجراحية بالكهرباء.
- التجارة والصناعة: الكهرباء مطلوبة لتصنيع وإنتاج المواد المختلفة عن طريق تشغيل الآلات الثقيلة.
- في المكاتب: يوجد في المكاتب العديد من أنواع الأجهزة المختلفة التي تعمل بالكهرباء، منها المصاعد، والماسحات الضوئية، ومكيفات الهواء، وغيرها.
- العمل الفني: أثناء أعمال البناء، يتم استخدام الكهرباء لتشغيل الآلات، على سبيل المثال لاستخدام أدوات اللحام لتثبيت النوافذ والأبواب.
- المنطقة الترفيهية: في الوقت الحاضر، نعتمد فقط على الكهرباء في عملية الترفيه البشرية. تشمل الأمثلة الاستماع إلى الموسيقى ومشاهدة التلفزيون واستخدام هذه الكهرباء لتشغيل البرامج على محركات الأقراص الثابتة ومشاهدة الأفلام والعديد من أشكال الترفيه الأخرى.
- الفضاء: تعمل أجهزة استكشاف الفضاء بالكهرباء، وذلك باستخدام مولدات أو بطاريات خاصة بها.
مميزات الطاقة الكهربائية
تتمتع الطاقة الكهربائية بالعديد من المزايا، أهمها:
- يعتمد تشغيل معظم الأجهزة التقنية والكهربائية على الطاقة الكهربائية.
- زيادة إنتاج المصنع من خلال توليد الطاقة الكهربائية.
- إمداد موثوق ومستمر لضمان إدارة الأجهزة بكفاءة وبشكل مستمر.
- تتطلب الطاقة الكهربائية القليل من الصيانة لضمان تشغيلها لسنوات عديدة.
- تتيح الطاقة الكهربائية للناس ممارسة الأنشطة الترفيهية والاجتماعية في أي وقت من النهار أو الليل، في الصيف والشتاء.
اختتام دراسة عن الطاقة الكهربائية
وفي نهاية مقال اليوم بعنوان “بحث في الطاقة الكهربائية” وبما أننا ذكرنا الكثير من المعلومات الهامة والأساسية عن الطاقة الكهربائية من حيث تعريفها وطرق توليدها ومصادرها ومميزاتها نذكر بعضاً من عيوبها وأهمها زيادة الطاقة وتعرض الجسم للمادة. يمكن أن تحدث حرائق، ويمكن أن تتأثر المباني والمنشآت بالدوائر الكهربائية وغيرها من الأضرار، مما قد يؤدي في بعض الأحيان إلى الوفاة، لذلك من المهم الحذر عند استخدامها وعدم لمسها بشكل مباشر دون استخدام عازل.