Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie

Wenn ich als Ingenieur tätig bin, werde ich oft gerufen, um Vorfälle zu untersuchen, bei denen Energie von einer Form in eine andere umgewandelt wird. Dieses Phänomen beobachtete James Prescott Joule, als er seinen Apparat baute und seine Experimente mit Elektrizität durchführte. Heute werden wir Joules Erkenntnisse auf unser eigenes Experiment mit einer Tasse Kaffee anwenden, als wir seine konvertierten Kinetische Energie Innerhalb elektrische Energie und beachte, wie sich auch die Einheiten ändern, mit denen diese Energie ausgedrückt wird.

Wir hatten zuvor berechnet, dass die in unserer fallenden Tasse Kaffee enthaltene kinetische Energie 4,9 kg • Meter betrugzwei/zweitezwei, auch bekannt als 4,9 Joule Energie, unter Verwendung von Coriolis kinetische Energieformel. Jetzt sprechen die meisten von uns nicht in Joule Energie, aber das ist leicht zu sagen. Wie wir in einem früheren Blog erfahren haben Das Gesetz der Energieerhaltung, Alle Energieformen sind gleichwertig und Energie kann von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Wenn dies der Fall ist, ändert sich auch die Energieeinheit, mit der sie ausgedrückt wird.

Nehmen wir an, wir möchten die 4,9 Joule kinetischer Energie unserer Tasse nutzen und eine elektrische Glühbirne mit Strom versorgen. Zuerst müssen wir einen Weg finden, die kinetische Energie des Bechers in elektrische Energie umzuwandeln. Dazu kombinieren wir Joules Apparat mit seinem Dynamo und verbinden den Becher mit einer Schnur mit diesem Hybridgerät.

Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie

Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie

Wenn die Tasse fällt, zieht ihr Gewicht an der Saite und die Trommel dreht sich. Wenn sich die Trommel dreht, dreht sich der Magnet des Dynamos und erzeugt elektrische Energie. Richtig, alles, was zur Stromerzeugung benötigt wird, sind ein rotierender Magnet und Drahtspulen, wie in meinem vorherigen Blog erläutert. Grundlagen des Kohlekraftwerks: Der Generator.

Jetzt werden wir eine 5-Watt-Lampe an die externen Drähte des Dynamos anschließen. das Watt ist eine elektrische Einheit, benannt nach James Watt, einem Pionier in der Entwicklung von Dampfmaschinen Ende des 18. Jahrhundertsth Jahrhundert.

Nun ist es einfach so, dass 1 Watt Elektrizität für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise eine Sekunde, 1 Joule Energie entspricht. Diese Beziehung wird ausgedrückt als Watt • Sekunde. Mit anderen Worten, 4,9 Joule werden in 4,9 Watt • Sekunden elektrischer Energie umgewandelt. Mal sehen, wie lange wir diese 5-Watt-Glühbirne mit dieser Leistung eingeschaltet lassen können. Mathematisch wird dies ausgedrückt als:

Beleuchtungszeit = (4,9 Watt • Sekunden) ÷ (5 Watt) = 0,98 Sekunden

Dies bedeutet, dass wenn die Tasse Kinetische Energie wurde total verwandelt elektrische Energie, Es würde genug Leistung liefern, um eine 5-Watt-Glühbirne fast 1 Sekunde lang zu zünden.

Das nächste Mal werden wir sehen, was mit den 4,9 Joule kinetischer Energie in unserer Tasse Kaffee passiert, wenn sie auf den Boden trifft und in eine andere Energieform umgewandelt wird.

Copyright 2015 – Philip J. O’Keefe, PE

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