Elektrienergia

Iga seade vajab oma ülesande täitmiseks energiat. Tänapäeval töötab enamik seadmeid elektriga.

Paiksed seadmed saavad elektrit pistikupesast. Juhtmed ja elektriliinid juhivad elektrijaamast elektrit pistikupessa. Mobiilsed seadmed tarbivad aga juba varem salvestatud energiat.

Alalisvool

Alalisvool on ühesuunaline elektrivool, mille allikateks on nt patareid, akud ja päikesepatareid. Alalisvoolu kasutamine on vahelduvvoolust ohutum ning seda on ka lihtsam salvestada. 19. sajandi lõpul puhkes vaidlus, millist elektrivoolu tüüpi tulevikus elektrivõrgus kasutama hakatakse. Alalisvoolu toetas T. A. Edison, kes korraldas elevandi näidistapmise vahelduvvoolu elektrilöögiga, ilmestamaks selle ohtlikkust.

Vaheldusvool

Vahelduvvool on oma nime saanud voolusuuna perioodilisest muutumisest. 19. sajandil puhkenud vaidluse käigus näitas G. Westinghouse, et vahelduvvoolu kasutades saab elektrit ilma suurte kadudeta pikkade vahemaade taha transportida. See argument sai ka vaidluses määravaks ning tänapäeval kasutatakse elektrivõrgus vahelduvvoolu. Vahelduvvool võimaldab Ida- Virumaal toodetud elektrienergiat märkmisväärsete kadudeta kasutada nt Saaremaal.

Elektrijuhiks nimetatakse materjali, mida elektrivool suudab suure takistuseta läbida. Häid elektrijuhte kasutatakse nt juhtmetes ja elektroonikadetailides. Halbu elektrijuhte nimetatakse elektriisolaatoriteks ning neid kasutatakse juhul, kui tahetakse elektrivoolu piirata. Näiteks on vask hea ning plast halb elektrijuht, seega tehakse elektrijuhtmeid vasktraadist ning kaetakse plastiga. Hõbe on vasega võrreldes parem elektrijuht, aga seda ei kasutata sellepärast, et hõbe on väga kallis. Head elektrijuhid on sageli ka head soojusjuhid.

Selleks, et materjal juhiks elektrit, peavad sellel olema kindlad omadused. Kõige tähtsam omadus on elektrit juhtivate osakeste ehk vabade elektronide olemasolu materjalis. Elektron on üks väiksemaid aineosakesi ning see avastati 19. sajandi lõpul, pikka aega pärast seda, kui elektrit oli kasutama hakatud.

Kui elektrivool läbib elektrijuhti, hakkavad vabad elektronid kindlas suunas liikuma ning lasevad sedasi elektrivoolul materjali läbida. Ka vesi võib olla hea elektrijuht. Mida soolasem on vesi, seda paremini see elektrit juhib. Näiteks on merevesi umbes tuhat korda parem elektrijuht kui kraanivesi. Elektriseadmetega tuleb vee läheduses olla väga ettevaatlik, sest elektrilöögi saamise oht on väga suur.

Kuna elekter on nähtamatu, võib tihti jääda oht märkamatuks. Elektriseadmetele ja elektriga käsitsemisele tuleb alati läheneda tõsiselt - mõistuse, mitte jõuga. Elektriseadmeid peab kasutama teadlikult ning ettevaatlikult.

Elektriseadmete parandamiseks või paigaldamiseks on alati oluline see seade eelnevalt vooluvõrgust välja lülitada. Elektrijuhtmetes saab nt pingeindikaatori abil enne tööle asumist kontrollida, kas antud juhtmes on hetkel elekter.

Katkine elektrijuhtme isolatsioon, pistik või lüli võib halvimal juhul põhjustada tulekahju või elektrilööki. Selliste puuduste õigeaegne kõrvaldamine võib olla elulise tähtsusega. Ka ei tohi elektriseadmeid kasutada märgade kätega või vee läheduses. Tugev elektrilöök võib olla eluohtlik, kuna võib peatada südame töö.

Lisaks sellele, et elektriseadmeid tuleb hoolikalt ning ettevaatlikult käsitseda, on koostatud ka elektriohutusseadused, kus on kirjas nõuded, millele peavad elektriseadmed ja -paigaldised vastama, millisena tohib neid turule lasta, nende kontrollimäärad jpm. See seadus on oluline, kuna paneb ka tootjatele ette kindlad reeglid, mida järgida ning see muudab seadmed kasutajatele ohutumaks.

Elektrienergiat on tarvis salvestada, et see oleks saadaval just siis, kui seda on vaja rakendada. Põhimõtteliselt tähendab see elektrivõrgust võetud energia muundamist mingisse teise energialiiki, mille salvestamine on lihtsam. Salvestatud energiat saab igal hetkel kasutada, selle jaoks muundatakse salvestatud energia tagasi elektrienergiaks. Näiteks on vaja mobiiltelefoni akut laadida selleks, et mobiiltelefoni oleks võimalik hiljem kasutada elektrivõrku ühendamata. Akud on patareidega võrreldes kallimad, kuid neid saab erinevalt viimastest korduvalt laadida.

Eriti oluline on energia salvestamine taastuva energia valdkonnas. Mitte kunagi ei või ette teada, millal ja kui palju paistab päike või puhub tuul. Seepärast on tarvis näiteks tuulistel päevadel elektrituuliku toodetud elektrienergiat salvestada, et seda saaks kasutada tuulevaiksel päeval.

Väiksemate elektriseadmete korral kasutatakse patareisid ning akusid. Kõige efektiivsem aku on tänapäeval liitiumioonaku selle väikese massi (liitium on metall, ometi on see kergem kui vesi) ning hea vastupidavuse tõttu. Näiteks kasutatakse selliseid akusid elektriautodes. Elektrijaamas toodetakse elektrit aga väga suurel hulgal ning selle salvestamine on palju keerulisem.