Há muito tempo que me pergunto: para onde vai a eletricidade depois de ser usada? Quando uso meu tablet, ele funciona com uma bateria. Para onde vai o poder?
power-electronics
Ethan T.
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Respostas:
Parabéns, você descobriu o maior golpe do século XX. Leia isso rápido antes que os homens de preto venham buscá-lo.
Pense em como a alimentação CA realmente funciona. "AC" significa corrente alternada , o que significa que vai e volta. As empresas de energia fornecem eletricidade em um meio ciclo e depois sugam tudo de volta no próximo meio ciclo. Que raquete!
Sério, "eletricidade" não é uma coisa, é mais um conceito. "Quantidade de eletricidade" é uma tagarelice sem sentido. Você pode ter uma quantidade especificada de energia, tensão, corrente ou outras propriedades mensuráveis, mas não "eletricidade". Para aqueles que não entendem completamente a corrente, tensão e energia, é melhor evitar usar a palavra "eletricidade", uma vez que provavelmente a usarão incorretamente.
Para, portanto, responder à sua pergunta, a eletricidade não "vai" a lugar algum, pois não é algo que já esteve em qualquer lugar. Corrente e tensão juntas podem ser usadas para movimentar energia. Quando uma bateria está alimentando seu tablet, ela produz tensão e corrente, transferindo energia de dentro para fora. O tablet usa essa energia para operar o computador dentro, iluminar a tela, transmitir dados através de ondas de rádio etc.
Energia (e poder, poder é apenas energia por tempo) não é criada ou destruída, apenas movimentada. No caso da bateria que alimenta o tablet, a energia começa na forma química dentro da bateria. Em seguida, assume a forma elétrica saindo da bateria. O tablet usa-o em forma elétrica, mas acaba sendo transformado em calor. Se você deixar um tablet rodando sentado, deve notar que é um pouco mais quente do que o que está sentado. A energia que estava na bateria na forma química está agora no material de que o tablet é feito na forma térmica. Eventualmente, isso aquecerá o ar na sala, aquecerá outra coisa etc. Quando a quantidade relativamente pequena de energia em uma bateria de tablet estiver espalhada por uma sala inteira, você precisará de instrumentos científicos sensíveis para detectá-la.
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Um circuito elétrico é como uma corrente de bicicleta. Ele deve ter um circuito completo para fluir. Uma corrente de bicicleta para de girar quando o ciclista para de injetar energia no sistema (quando para de pedalar).
E o fluxo de eletricidade em seu tablet (ou o que seja) pára quando a bateria para de injetar energia no sistema. Porque você esgotou o processo químico que produziu a eletricidade. Você pode substituir a bateria descarregada por uma nova que ainda detenha o potencial químico, ou recarregar a bateria e reverter o processo químico.
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A resposta de um leigo: ele não "vai" a lugar nenhum. Ele se transforma em calor, luz, ondas sonoras e ondas de rádio, e parte delas é usada para alterar o estado da memória flash dentro do seu tablet. Na maioria das vezes, o calor representa de longe a maior parte, por causa de ineficiências. Quando você usa ativamente o wifi ou o GSM (usando o dispositivo como um telefone celular), muita energia é usada para produzir as ondas de rádio. Você pode perceber o quão mais rápido sua bateria se esgota enquanto você está conectado a uma rede móvel ou Wi-Fi.
Para ser um pouco mais pedante, não é "eletricidade", mas "energia elétrica".
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O conceito de eletricidade que usamos é uma simplificação. Não está errado por si só , mas é muito mais complicado do que os conceitos que assumimos.
Aqui está um ótimo recurso que encontrei, que explica em detalhes o que é eletricidade e como ela funciona. Foi escrito por William J. Beaty, engenheiro elétrico:
Aqui está um trecho do site, relevante para esta pergunta:
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Os próprios elétrons derivam do terminal negativo da bateria, por qualquer caminho de corrente em que estejam e, eventualmente, retornam ao terminal positivo.
A energia que eles transferem é dissipada como calor (desperdiçado), luz (por exemplo, tela), energia cinética (por exemplo, alto-falante) e assim por diante.
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A eletricidade não é usada, mas a energia é transferida usando elétrons. É a energia que você está usando. Se imaginarmos um mundo sem eletricidade, podemos criar uma configuração semelhante à de como a eletricidade é usada, mas com algo que estamos mais familiarizados.
Imagine se você tivesse uma linha de água especial entrando em sua casa com uma linha de retorno de volta à companhia de água. Todo o sistema foi fechado e bombeado água em círculos. No entanto, você pode entrar nesse círculo colocando um plug nele. Depois de conectar a linha, um lado do plugue sofrerá pressão da água que entra e o outro lado não terá pressão. Se, por exemplo, você tivesse um liquidificador que desejasse usar, ele teria dois tubos. Você conecta um tubo na alta pressão e o outro no tubo de retorno. A pressão da água (tensão) empurra contra uma válvula no seu liquidificador. Quando você altera a abertura da válvula (resistência), a água começa a fluir para o seu liquidificador, empurra algum tipo de roda d'água e sai pelo tubo de retorno de volta à companhia de água. A companhia de água está se certificando de que mantém a pressão, mas cobra pelo fluxo de água. A água não estaria ficando "esgotada". Eles poderiam até alternar a direção da água para frente e para trás, em vez de ter que empurrar em um círculo completo.
Para uma bateria, você poderia ter pressurizado a água em um cilindro dividido ao meio. Você pressurizaria uma metade e depois a água fluiria para a outra metade. Eventualmente, você gastaria toda a água na metade pressurizada e precisaria recarregar ou empurrar a água de volta para a metade pressurizada.
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A eletricidade é uma maneira de fazer o trabalho. Para entender melhor, vamos falar sobre outra maneira de fazer o trabalho.
À medida que uma roda d'água em um rio gira, as máquinas ligadas a ele dentro da casa do leme são usadas para fazer o trabalho. Nesse cenário, a água é análoga aos elétrons que se movem através de fios / dispositivos. Nem a água nem os elétrons desaparecem, eles apenas passam de um estado de energia mais alto para um estado de energia mais baixo, e essa diferença de energia é usada para fazer o trabalho.
É necessária mais energia para colocar a água / elétrons de volta a um estado de energia mais alto.
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Embora sua pergunta principal diga "eletricidade", você a corrige reformulando-a como "Para onde vai a energia ?" A resposta é simples: a maioria é convertida em calor . Até a parte que é convertida em som, fótons e radiação é considerada uma "forma de calor" (eles "aquecem" uma parte do universo).
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Faça uma analogia com o fluxo de água. (Corrente => Fluxo de algo)
Se você parar a bomba manual, a água não fluirá e a transferência de energia na forma de fluxo de água será interrompida.
Mas a água ainda permaneceria lá.
Da mesma forma, a corrente elétrica é o fluxo de carga .
Se quebrarmos o circuito, a corrente da partícula carregada será interrompida;
mas as partículas carregadas (e elas são componentes químicos das matérias) ainda permaneceriam lá.
Eles apenas parariam por aí em geral (líquido) - movimento.
Eles também não seriam capazes de carregar a energia.
Quando a bateria terminar ; todos os reagentes da bateria são convertidos em produto o máximo possível (os demais reagentes, se houver, não podem ser obtidos mais na quantidade equivalente ). então ele não pode mais continuar bombeando elétrons.
Quando a bateria termina, os elétrons permanecem dentro do material constituinte do circuito.
Enquanto a bateria trabalha e termina gradualmente, a energia (que foi armazenada na bateria) sai para o ambiente A energia (= instabilidade ou capacidade de fazer o trabalho) que foi armazenada na bateria nova, sai (quando a corrente elétrica faz alguma trabalho no gadget). A energia, gradualmente perdida nos arredores quando o gadget funciona. Digamos, para o seu tablet, a energia perdida à medida que as luzes saem da tela , o som dos alto - falantes , o calor dos caminhos elétricos, etc.
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As outras perguntas falam sobre fluxo de elétrons, não respondendo realmente a perguntas específicas. No caso de um tablet alimentado por bateria, ele começa com energia química armazenada na bateria. Como o dispositivo está ativo, essa energia química é liberada para mover elétrons pelos vários circuitos. Alguns são convertidos em fótons e liberados como luz da tela (não muito, talvez alguns%). Quase toda a energia é convertida em calor. Tudo o que o processador faz produz apenas calor, o trabalho computacional não armazena energia. Um processador mais eficiente pode fazer mais cálculos para a mesma quantidade de calor gerado. Muitas vezes, você não notará que esse calor é gerado por dispositivos alimentados por bateria, porque a taxa de geração de calor é baixa e o ganho de temperatura geralmente é pequeno.
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Eu gosto dessa pergunta porque mostra muitos pontos de vista diferentes - aqui é o meu.
A eletricidade (neste caso, a energia da bateria do tablet do @ EthanT) é difícil de definir como um termo geral, porque possui muitas formas desde o início; foi extraído ou capturado, e convertido, transmitido, convertido quimicamente novamente na bateria e, em seguida, executou o trabalho no tablet. A cada passo nesse caminho, há perdas, pois tudo vai para um nível mais alto de entropia. Quando tudo estiver pronto, a matéria e a energia ainda estarão presentes em algum lugar, mas elas estarão em um estado mais aleatório, tornando-as menos úteis para realizar um trabalho específico. Portanto, nada se perde, é apenas progressivamente mais desordenado até que seja o mais aleatório possível.
Mais ou menos como a minha mesa.
Um ponto de vista de qualquer maneira.
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