Gravitationspotentialenergie in elektrische Energie: Wie man umwandelt, wann, wo, Beispiele und Fakten

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Die Umwandlung von Gravitationspotentialenergie in elektrische Energie ist eine der Energien, die in der Natur ganz von selbst und spontan auftreten. Diese Art der Energieübertragung ist ziemlich selten zu beobachten und es könnten nur sehr wenige Beispiele angeführt werden.

Gravitationspotentialenergie bedeutet, wenn die potentielle Energie aufgrund der ausgeübten Gravitationskraft beobachtet wird. Potenzielle Energie wird aufgrund der Gravitationskraft in Arbeit umgewandelt. Wir werden einige Beispiele bezüglich Gravitationspotentialenergie zu elektrischer Energie sehen.

Hydroelektrischer Damm

Im Allgemeinen wird ein Damm über stark fließenden Flüssen oder Bächen gebaut, um das überschüssige Wasser in einem bestimmten Gebiet zu sammeln. Der von Menschenhand gebaute Damm hat mehrere Arten an sich und die Wasserkraft ist eine davon.

Einer der Typen ist der Wasserkraftdamm, der das Wasser hinter dem Damm sammelt und das Wasser bis zur Freisetzung speichert. Die potenzielle Energie der Gravitation hilft dem Wasser zu fließen und auf die Wellen in der Turbine zu treffen.

Hier bei dieser Art von Damm wird das Wasser am hinteren Ende gespeichert, bei Bedarf wird das Wasser freigegeben und dies hilft der Turbine, sich herumzuwinden. Sofort wird der Strom erzeugt, wenn sich die Turbinen in einer konstanten Bewegung drehen.

So ist es also Gravitationspotentialenergie wird umgewandelt zur elektrischen Energie in solchen Staudämmen.

Gravitationspotentialenergie in elektrische Energie
Bildnachweis „Wasserkraftwerk“: Wikimedia

Schwerkraftbatterie

Die Schwerkraftbatterie ist eine der Batteriearten, die die darin enthaltene Energie als Gravitationspotentialenergie speichert. Das Gerät enthält ein Gitter, das die überschüssige Energie speichert und als elektrische Energie verwendet wird.

Grundsätzlich ist eine Batterie ein Gerät, das Energie speichert, die bei Bedarf genutzt werden kann. Die darin enthaltene Energie wird zunächst als potentielle Energie gespeichert, auch bei Schwerkraftbatterien wird die Energie einfach als potentielle Schwerkraftenergie gespeichert.

Wenn wir also die Batterie für mehrere Zwecke verwenden, wird die als Gravitationspotential gespeicherte Energie nun in chemische Energie umgewandelt, die wiederum schließlich als elektrische Energie verwendet wird. Auf diese Weise können wir sagen, dass die Umwandlung von potenzieller Gravitationsenergie in elektrische Energie stattfindet.

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„Wissenschaftler beleben die Batterien“ Bildnachweis: Wikimedia

Fallendes elektrisches Spielzeugauto

Unter die Kategorie der Energieumwandlung von Gravitationspotentialenergie in elektrische Energie kann auch das fallende elektronische Spielzeugauto fallen. Im Grunde ist dies nur ein fantasievoller Abschnitt, in dem wir die Konzepte tief in diesem Abschnitt finden können.

Nehmen wir ein Elektroauto an, das horizontal arbeitet, also ein herkömmliches Auto, das geradeaus fährt und dabei die potentielle Energie in elektrische Energie umwandelt. Aber was passiert, wenn das Elektroauto senkrecht fährt und unter die Schwerkraft fällt, ist hier die Frage.

Wenn ein Elektroauto über eine Oberfläche gefahren und nach unten gefahren wird, kommt die potentielle Gravitationsenergie ins Spiel, sodass hier die Umwandlung der potentiellen Gravitationsenergie in elektrische Energie stattfindet.

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„Spielzeugautos, die aufgrund der Schwerkraft herunterfallen könnten“ Bildnachweis: Wikimedia

Gravitationsbetriebener Dynamo

Im Allgemeinen ist ein Dynamo ein Gerät in einem Generator, das Energie erzeugt, wenn sich der Kommutator dreht. Aber ein gravitationsbetriebener Dynamo ist derjenige, der Energie in Bezug auf die Schwerkraft speichert, und wir nennen es die potentielle Energie der Schwerkraft.

Dynamo ist ein einzelnes Gerät, das innerhalb des Generators betrieben wird, um Strom zu erzeugen. Im Zusammenhang mit der Schwerkraft speichert der Dynamo die Energie in Form von potenzieller Gravitationsenergie, die später verwendet wird.

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„Dynamo auf Fahrradrad“ Bildnachweis: Wikimedia

Wie hängen Gravitationspotential und elektrische Energie zusammen?

Batterien sind eines der bekanntesten Beispiele, die an der Umwandlung von potentieller Energie in elektrische Energie arbeiten. Aber hier in diesem Abschnitt beschäftigen wir uns mit der potenziellen Energie der Gravitation.

In ähnlicher Weise ist die potentielle Gravitationsenergie diejenige, die Gravitationsenergie in Form von potentieller Energie speichert und in elektrische Energie umgewandelt wird. Es ist der Prozess, bei dem die elektrische Energie aus der potentiellen Energie umgewandelt wird.

Auf diese Weise werden wir verstehen, dass der gesamte Prozess der Umwandlung solcher Energie selten zu beobachten ist und es nur sehr wenige Beispiele gibt, um ein solches Phänomen zu erklären.

Wie wird potentielle Gravitationsenergie in elektrische Energie umgewandelt?

Sehen wir uns das an einem Beispiel an, bei einem Staudamm wird das Wasser auf der Rückseite des Damms gespeichert. Das gespeicherte Wasser besitzt eine gewisse Energie in Bezug auf potentielle Energie, und wenn das Wasser abgelassen wird, fließt es grundsätzlich nach unten.

Wenn also das Wasser während der Lagerung nach unten fällt, fällt es auf die Turbine und versetzt sie in Bewegung. Dies wiederum dreht die Wellen, die den Strom erzeugen. So findet im Allgemeinen per se die Energieumwandlung von potentieller Gravitationsenergie in elektrische Energie statt.

Die Umwandlung von potentieller Energie in elektrische Energie könnte unter Verwendung bestimmter Vorrichtungen ausgeführt werden. So speichern beispielsweise die Gitter in einem Gerät die Gravitationsenergie als potenzielle Energie, die in jede Energie umgewandelt werden könnte.

Wann wird potenzielle Gravitationsenergie in elektrische Energie umgewandelt?

Die potenzielle Gravitationsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt, wenn die potenzielle Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die im gesamten Prozess einen starken Einfluss der Schwerkraft hat.

Grundsätzlich bedeutet Gravitation die nach unten wirkende Zugkraft und die Gravitationspotentialenergie ist einfach die potentielle Energie, die gespeichert und nach unten abgegeben wird.

Wo wird potentielle Gravitationsenergie in elektrische Energie umgewandelt?

Wasserkraftwerk ist eines der guten Beispiele, die erklären, wo die Energieumwandlung stattfindet. Das Wasserkraftwerk ist hauptsächlich dafür gebaut, Strom aus der in der Natur verfügbaren Energie zu erzeugen.

Grundsätzlich nutzt das Wasserkraftwerk die im Wasser gespeicherte potentielle Energie zur weiteren Nutzung. Wenn das Wasser freigesetzt wird, fällt es aufgrund der Schwerkraft nach unten, und dies nennen wir die potentielle Energie der Gravitation.

Wenn also das Wasser fällt, wird die potentielle Energie in diesem Moment in kinetische Energie umgewandelt und diese Energie schließlich zur Erzeugung von Elektrizität verwendet, was die Umwandlung der potentiellen Gravitationsenergie in elektrische Energie ist.

Gravitationspotentialenergie zur Formel für elektrische Energie

Obwohl es keine genaue Formel für die potentielle Gravitationsenergie in elektrische Energie gibt, können wir die Formel der potentiellen Energie in kinetische Energie umstellen und entsprechend den Bedürfnissen ändern.

Die Formel für potentielle Energie zu elektrischer Energie ist gegeben durch:

V = k × [q/r]

Wobei v = potentielle Energie; k = kinetische Energie; q = Ladung, die für die Bewegung des Elektrons verantwortlich ist; r = Abstand zwischen einem beliebigen Punkt und dem Mittelpunkt der Ladung.

Gravitationspotentialenergie zur elektrischen Energieeffizienz

Die Effizienz einer bestimmten Energieumwandlung, d. h. der Gravitationspotentialenergie in elektrische Energie, hängt von der Art des Geräts ab, das sie bei starkem Gravitationseinfluss umwandelt.

Wenn zum Beispiel ein Wasserkraftwerk genügend Effizienz hat, um die potenzielle Energie unter starkem Einfluss der Schwerkraft in elektrische Energie umzuwandeln, wissen wir, dass die Umwandlung gut stattgefunden hat.

Die Wasserkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 95 % und einige von 80 %, dies hängt von der Geschwindigkeit des Wassers und davon ab, wie viel Energie umgewandelt wird.

Zusammenfassung

Wir wissen jetzt, dass Gravitationspotentialenergie nicht direkt in elektrische Energie umgewandelt werden kann, aber es gibt auch andere Mittel. Es muss also erst in Bewegungsenergie und dann in Restenergie umgewandelt werden. Und hier sehen wir, dass potentielle Gravitationsenergie primär in kinetische Energie und später in elektrische Energie umgewandelt wird.

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