Električna energija je povsod v našem življenju. Z električno energijo osvetlimo svoj dom, kuhamo hrano, gledamo televizijo in še marsikaj. Električna energija v baterijah napaja naše telefone, domače aparate in celo avtomobile. Kaj pa pravzaprav je električna energija ali elektrika?
Če želite, se lahko za poskus sprehodite po vašem stanovanju in si zabeležite vse naprave, ki uporabljajo električno energijo. Presenečeni boste kako veliko jih je.
Toda kaj sploh je električna energija? Od kod prihaja? Kako deluje in kako nastane? Preden bomo to lahko razumeli, moramo vedeti nekaj malega o atomih in njihovi strukturi.
Vse snovi na svetu so sestavljene iz atomov, te pa so sestavljeni še iz manjših delcev. Trije glavni delci, ki sestavljajo atom so: proton, nevtron in elektron.
Elektroni se vrtijo okoli jedra na enak način kot se luna vrti okoli zemlje. Jedro je sestavljeno iz protonov in nevtronov. Elektroni vsebuje negativen naboj, protoni pa pozitiven naboj. Nevtroni so nevtralni – nimajo niti pozitivnega niti negativnega naboja.
Obstaja veliko različnih vrst atomov, ki se razlikujejo glede na naravne elemente. Obstaja 118 različnih elementov, ki so prisotni v vseh stvareh na svetu. Nekateri elementi, kot je kisik, ki ga dihamo, so bistvenega pomena za življenje ljudi in živali.
Vsak atom ima določeno število elektronov, protonov in nevtronov. Vendar pa ne glede na to koliko delcov ima atom, je število elektronov v atomu običajno enako številu protonov. Če so številke enake je atom uravnotežen in zelo stabilen.
Torej, če ima atom šest protonov, bi moral imeti tudi šest elektronov. Element s šestimi protoni in šestimi elektroni se imenuje ogljik. Ogljik se nahaja v soncu, zvezdah, kometih, atmosferah večine planetov in v hrani, ki jo jemo. Premog je narejen iz ogljika, prav tako pa so tudi diamanti.
Nekatere vrste atomov imajo ohlapno povezane elektrone. Atom, ki izgubi svoje elektrone, ima več protonov kot elektronov in je pozitivno nabit. Atom, ki ima več elektronov pa postane negativno nabit. Napolnjen atom se imenuje ion.
Elektroni se premikajo iz enega atoma do drugega. Ko se ti elektroni gibljejo med atomi, se ustvarja električni tok. Elektroni se premikajo iz enega atoma do drugega v “toku”. En elektron se iz atoma odcepi in se pripoji k drugemu atomu s pomočjo atomskega toka, med tem procesom se ustvarja električna energija – temu torej rečemu električni tok. Znanstveniki in inženirji so spoznali veliko načinov za premikanje elektronov iz atomov. Tako lahko ljudje samo sprožimo postopek prehajanja elektronov iz atomov in s tem ustvarjamo električno energijo.Ker si vsi atomi želijo biti uravnoteženi, bo atom, ki je “neuravnotežen”, iskal prosti elektron, da zapolni manjkajoče mesto. Pravimo, da ima ta neuravnotežen atom “pozitivni naboj” (+), ker ima preveč protonov.
Prosti elektron, ki je negativno nabit, pa medtem išče novi atom, h kateremu se bo prisesal. In ravno to prehajanje prostega negativnega elektrona v pozitivno nabit in neuravnotežen atom je bistveno za nastajanje električne energije.
Znanstveniki in inženirji so ugotovili več načinov za ustvarjanje velikega števila pozitivnih atomov in prostih negativnih elektronov. Pozitivni atomi, ki želijo negativne elektrone da se lahko uravnoteženi, so izredno privlačni. Negativni elektroni se tako privlačijo na neuravnotežen atom – čemur pravimo privlačnostni naboj.
Pri tem se sprošča energija, ki jo merimo v enotah, ki jim rečemo Joul.
Ko se elektroni premikajo med atomi različnih materialov se ustvari električni tok. To je tisto, kar se dogaja v kosu žice, ki je povezana z vtičnico in sobno lučjo. Elektroni se prenašajo od atoma do atoma, kar ustvarja električni tok iz enega konca na drugega. Ker električni tok dobavlja energijo, lahko naša luč v sobi sveti.
Električni tok lažje steče skozi nekatere stvari kot skozi druge. Nekatere stvari pa električne energije skoraj ne prevajajo – rečemo jim izolatorji. Izolatorji so na primer gume, plastika, tkanine, steklo in suh zrak. Imajo visoko odpornost na električni tok, tako da jih uporabljamo tam, kjer ne želimo, da se ustvarja električni tok. Vsi kabli, ki jih imate doma, so oviti v posebno plastiko, katero lahko primete, čeprav se v njeni notranjosti prenaša električni tok.
Nekateri materiali električni tok prevajajo zelo dobro – električni tok skozi njih zelo dobro potuje. Tem materialom rečemo prevodniki. Takšne lastnosti ima večina kovin kot so baker, aluminij ali jeklo.
Električna energija je danes eden najpomembnejših elementov v našem življenju. Življenja brez električne energije si ni mogoče predstavljati. Zato je zelo pomembno, da lahko ljudje električno energijo sami proizvajamo. Električno energijo pridobivamo predvsem s pomočjo termoelektrarn, hidroelektrarn, jedrskih elektrarn, sončnih elektrarn, vetrnih elektrarn in elektrarn na biogoriva. Če so v zgodovini prevladovale elektrarne na fosilna goriva (nafta, premog) pa danes v svetu vse bolj pravladujejo elektrarne na obnovljive in čiste viri energije (veter, sonce, voda).
Preberite še druge članke iz zbirke “Za najmlajše”:
Naslednja novica: Fosilna goriva
