Εισαγωγή στην ηλεκτρική ενέργεια

Ο ηλεκτρισμός είναι το αποτέλεσμα του προσωρινού διαχωρισμού των ηλεκτρονίων από τα πρωτόνια, δημιουργώντας έτσι μια διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό (ή τάση) μεταξύ της περιοχής με την περίσσεια ηλεκτρονίων και της περιοχής με την έλλειψη ηλεκτρονίων. Όταν τα ηλεκτρόνια βρίσκουν μια ηλεκτρικά αγώγιμη διαδρομή για να κινηθούν, ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Οι πρώτες ηλεκτρικές εφαρμογές χρησιμοποίησαν ισχύ συνεχούς ρεύματος (DC), όπου το ηλεκτρικό φορτίο από τη ροή ηλεκτρονίων είναι μονοκατευθυντικό. Το συνεχές ρεύμα παράγεται από μπαταρίες, φωτοβολταϊκά (ΦΒ) ηλιακά κύτταρα και γεννήτριες. Το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) που χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για την τροφοδοσία γραφείων και συνεργείων και για την περιστροφή τυπικών κινητήρων σταθερού αριθμού στροφών, παράγεται από έναν εναλλάκτη. Αλλάζει περιοδικά μέγεθος και κατεύθυνση σε ένα ομαλό, ημιτονοειδές μοτίβο. Το μέγεθος της τάσης καθώς και του ρεύματος αυξάνεται από μηδέν σε μέγιστη τιμή, στη συνέχεια μειώνεται σε μηδέν, αλλάζει κατεύθυνση, αυξάνεται σε μέγιστη τιμή προς την αντίθετη κατεύθυνση και στη συνέχεια γίνεται ξανά μηδέν. Στη συνέχεια, το ρεύμα έχει ολοκληρώσει μια περίοδο T, μετρημένη σε δευτερόλεπτα, κατά την οποία έχει περάσει από όλες τις τιμές του. Η συχνότητα είναι η αντίστροφη της περιόδου, αναφέρει τον αριθμό των ολοκληρωμένων κύκλων ανά δευτερόλεπτο και μετριέται σε Hertz. f=1/T f = συχνότητα (Hz) T = χρόνος για μία περίοδο (s). Τα μεγέθη του ρεύματος ή της τάσης υποδεικνύονται συνήθως από την τιμή της μέσης τετραγωνικής ρίζας (RMS) σε μία περίοδο. Με ημιτονοειδές μοτίβο, η σχέση για τη μέση τετραγωνική τιμή ρίζας ρεύματος και τάσης είναι: μέση τετραγωνική ρίζα = (τιμή κορυφής) / V2.