Grundlagen der Elektrizität und Energie

Elektrische Ladungen

Es gibt zwei Arten von elektrischen Ladungen: positive Ladung (+) und negative Ladung (-).

• Nähern sich zwei Objekte mit dem gleichen Vorzeichen, stoßen sie sich ab.
• Nähern sich zwei Objekte mit verschiedenen Vorzeichen, ziehen sie sich an.

Ein Körper ohne elektrische Ladung hat die gleiche Anzahl an Protonen wie Elektronen.

• Ein Körper mit negativer elektrischer Ladung hat Elektronen gewonnen.
• Ein Körper mit positiver elektrischer Ladung hat Elektronen verloren.

Leiter und Isolatoren

Leiter sind Materialien, in denen sich Elektronen leicht verschieben können. Isolatoren sind Materialien, die es Elektronen nicht erlauben, sich leicht zu bewegen.

Influenz ist die Trennung von positiven und negativen Ladungen in einem Leiter, die durch die Anwesenheit eines geladenen Körpers verursacht wird.

Fossile Brennstoffe

Erdgas

Ein fossiler Brennstoff, der hauptsächlich aus Methan besteht. Es ist der am wenigsten umweltschädliche fossile Brennstoff.

Öl

Ein fossiler Brennstoff, bestehend aus einer Mischung vieler verschiedener Substanzen, den Kohlenwasserstoffen. Bei der Verbrennung wird viel Energie frei.

Kohle

Ein fossiler Brennstoff, bestehend aus Kohlenstoff sowie Schwefel- und Stickstoffverunreinigungen.

Energieerzeugung

Ein Kraftwerk produziert Energie, indem Wasserdampf unter hohem Druck eine Dampfturbine antreibt. Diese bewegt die Spulen eines Generators, die in einem Magnetfeld rotieren.

Wasserkraft

Wasser wird in einem hochgelegenen Stausee gespeichert, wodurch es potentielle Energie besitzt. Das abfließende Wasser treibt Turbinen an, die mit Stromerzeugern verbunden sind.

Energie aus dem Meer

Diese Anlagen nutzen Barrieren in Buchten, um Wasser zu speichern, bevor es durch eine Turbine geleitet wird.

Leistung eines Empfängers

Leistung = Spannung × Intensität (P = V × I)

Energieformen und Prinzipien

Energie ist die Ursache für Veränderungen um uns herum.

Arten der Energieübertragung

• Arbeit: Herstellung von Bewegung oder Verformung eines Objektes durch die Anwendung einer Kraft.
• Wärme: Erhöht die Temperatur von Objekten und kann Zustandsänderungen oder chemische Umwandlungen bewirken.

Prinzip der Energieerhaltung

Energie kann weder erschaffen noch zerstört werden, sie wird lediglich umgewandelt.

Einheiten und Definitionen

Ein Joule ist die Arbeit, die durch eine Kraft von 1 Newton verrichtet wird, wenn sie einen Weg von 1 Meter in die gleiche Richtung zurücklegt (1 J = 1 N × 1 m).

• Die in einem Körper aus der Nahrung gespeicherte Energie wird als potentielle Energie bezeichnet.
• Wenn potentielle Energie in Bewegungsenergie umgewandelt wird, nennt man dies kinetische Energie.

Energiequellen

Erneuerbare Energien

Dies sind saubere Energiequellen, die weltweit verteilt sind. Sie haben den Nachteil, dass sie pro Zeiteinheit eine geringere Menge an Energie erzeugen.

Nicht-erneuerbare Energiequellen

Diese sind nicht nachhaltig, da sie Schadstoffe und Abfälle erzeugen. Sie haben den Vorteil einer hohen Leistungsdichte und decken 90 % des weltweiten Energiebedarfs.

Ein Kraftstoff ist ein Stoff, der in Verbindung mit Sauerstoff Wärmeenergie freisetzt. Fossile Brennstoffe entstanden durch die Umwandlung organischer Substanzen von Lebewesen, die vor Millionen von Jahren existierten.