电能是怎么产生的

电能是怎么产生的

电能：是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。

电能既是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，又是电力部门向电力用户提供由发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品。

因为能量可以相互转化。只要是有别的形式的能量，通过一定的手段和设备，所以可以将其转化为电能。比如说热能，机械能，磁能，核能都可以转化为电能。

电是什么？它是怎样产生的?



6张
电 [diàn] 
自然现象之一
更多义项
电是一种自然现象，是一种能量。自然界的闪电就是电的一种现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间产生的排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种：我们把一种叫做正电，另一种叫做负电。
电是个一般术语，是静止或移动的电荷所产生的物理现象。在大自然里，电的机制给出了很多众所熟知的效应，例如闪电、摩擦起电、静电感应、电磁感应等等。
中文名
电
外文名
Electricity
传播速度
299792458 m/s
基本概念
用来称呼许多种不同的自然现象，一般只需使用“电”这单字就已足以胜任。但是，用于科学领域，这术语的意思显得相当模糊。必须使用更明确的术语来区分各种各样不同的概念。
电荷：某些亚原子粒子的内涵性质。这性质决定了它们彼此之间的电磁作用。带电荷的物质会被外电磁场影响，同时，也会产生电磁场。
电流：带电粒子的定向移动，通常以安培为度量单位。
电场：由电荷产生的一种影响。附近的其它电荷会因这影响而感受到电场力。
电势：单位电荷在静电场的某一位置所拥有的电势能，通常以伏特为度量单位。
电磁作用：电磁场与静止或运动中的电荷之间的一种基本相互作用。
（一）电荷的电场 
失去电子或得到电子的物体就带有
验电器
正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电体。在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。该电荷称为试探电荷！发出电场的电荷称为场源电荷！电场强度和电位是表示静电场中各点性质的两个基本物理量。电场中某点的电场强度即是单位正电荷在该点所受到的作用力。电场强度的单位是牛顿/库伦(N/C>o)电场中某点的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。电位的常用单位是伏特(V)或毫伏(mV )，即1V=1000mVe电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。电场强度由电场本身决定！一种物体的原子得到电子后会带上负电，失去电子后会带上正电。电性相反的电荷会互相吸引，电性相同的电荷会互相排斥。不带电荷的物体是一种电中性物体。 
（二）电流与电路 
在电源的非静电力作用下，同种带电微粒会发生定向移动，正电荷向电源负极移动、负电荷向电源正极移动。带电微粒的定向移动就是电流，一般规定正电荷移动的方向为电流的正方向。电流方向不随时间变化的电流叫直流电，电流方向随时间变化的电流叫交流电。区分直流和交流，仅仅是其方向而已，与其它的量无关。电流虽然有方向，但是是一个标量。电流的大小称为电流强度，电流强度简称为电流，等于每秒通过电路的电荷量。电流的常用单位是安培（A）或毫安培（mA），即1000mA=1A。电流所流经的路径即电路。在闭合电路中，实现电能的传递和转换。电路由电源、连接导线、开关电器、负载及其它辅助设备组成。电源是提供电能的设备，电源的功能是把非电能转换为电能，如电池把化学能转换为电能，发电机把机械能转换为电能，太阳能电池将太阳能转化为电能，核能将质量转化为能量等。
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电能的产生和输送

当前，电力电路正在采用一种全新的理念，即能量收集（energy Scavenging）。该技术能够利用太阳能电池，压电发电机、以及其他能量转换设备来收集能量，然后将其转换为电能，并存储在电容器中，以备使用，很多情况下，传感器电路不需要持续运行，因此，在传感器停止工作期间，能量即可以得到补充，在此例中，太阳能电池及一个IF电容器用以 为移动探测器提供能量，该移动探测器使用RF链路将发生的情况随时发送到中央监视器，这一类型的传感器极为方便，无须线缆，也无需更换电池。
然而，在实现上述能量收集时，有些电路需要使用传感器来监控电容器的电压，并通过发送信号的方式告知其他电路，它具备充足的电压来启动和执行一些处理操作，如果电容器电压低于额定电压，则电路停止工作，电容器中的电容和电压用于表示电容器中可提供给外部电路的电能的数量，通常，能量收集传感器无法为电路提供持续运行所需的足够电能，此例（见图1）中，使用的是无定型硅光电池，这是一种低成本的方案，可以提供室内及室外照明所需的电能，电池、电容器的尺寸以及电路运行的频率可以进行调整，电压检测电路用于将负载电路与能量收集组件隔离开来，直到电路拥有足够的电能来完成任务，太阳能组（D1和C1）是能量收集及存储组件。
检测电路必须具备较低的功耗，并且可以在较大的电压范围内运行，图1中的电路使用LPV7215比较器，这种比较器具有适合监测器功能的580nA工作电流。LPV721与阈值、磁滞变形电阻器R1、R2和R3、以及LM385－1.2电压参考一同使用，用以控制FET的开关Q1，并打开移动探测电路的电源，当C1中的电压大于4V时，FET开关打开，当C1中的电压小于3V时，FET的开关关闭。
移动探测电路使用具有高增益带通滤波器的热释电传感器，放大器U5和U6为LPV511，具有典型的880nA工作电流，同时维持28KHz增益带宽，完整的移动探测电路仅需要4mA电流，图2显示了热体在热释放电传感器的在视野内移动时，放大器U6中的输出信号（除窗形比较器和脉冲扩展器信号以外）。
U6的输出即窗形比较器的输出，由两个LPV7215比较器U2和U3、以及电阻器R6、R7和R8组成，阈值电压被设置为开关电压值1/3和2/3，在加上开关电压。当移动探测器信号超出或低于阈值电压值时，比较器的输出开关断开，比较器输出通过二极管D2和D3进入脉冲扩展器，由LPV7215比较器，U4，以及C2、R9、R10、R11和R12组成的脉冲扩展器生成0.5s的脉冲，该脉冲通过Q2打开RF发射器。RF发射器需要约25mA电流，而探测电路和检测电路仅需要20uA电流。
算电容器的电能存储容量时，要求对电路中的电流，电容器的电压变化，以及完成任务需要的时间进行评估，例如：发射器被激活后图1中需要约25mA的电流。电流为10mA时，所需要选择的太阳能电池可以提供大约5.5V的电压，并且可以为C1充电，使其电压达到4.9V左右，（太阳能电池的电压将减去二极管D1中的电压，即为压降值，约为0.6V）。当C1的电压从4.9V下降到3.0V时，电路运行的时间可以通过下式计算：
电容被消耗到关闭电压3V之间，发射器将启动0.5S进行发送，因此移动探测器大概可以发送156次（76/0.5），而无需重新充电，在正常操作过程中，当电灯可用时，太阳能电池不断地为C1进行充电。
关于电能存储的另一个问题是在电容器不进行重新充电的情况下，移动探测器电路可以运行多久，借助以上等式，假定电流为20uA，电容器电压变化范围为4.9－3.0V，来计算移动探测器电路和电压检测电路的运行时间：
最后一个问题是在电路何时进行首次安装，系统需要花费一定时间为C1充电，使其电压达到到电路运行电压，这一时间可以按照以下算法进行估算：
等待太阳能电池为C1充电是一种方法，也可以采用另一种方法，即将C1连接到5V的电源上，并在安装之前对其进行充电。
这一实例显示了如何使用低功耗的放大器和比较器实现远程无线自供电传感器的具体方法，此处的移动探测器电路可以替换为许多其他类型的传感器，如温度计、湿度计和检漏计等。
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