Baterie přeměňuje chemickou energii na elektřinu a solární článek vyrábí elektřinu z sluneční energie, ale pokud chcete vyrábět elektřinu z mechanické energie, potřebujete indukci generátor. Tyto generátory mohou být dostatečně malé, aby poháněly baterku ve stylu kliky, nebo dostatečně velké, aby dodávaly energii celým městům, ale všem práce na principu elektromagnetické indukce, objevené Michaelem Faradayem, anglickým fyzikem z 19. století a vynálezce. Indukční generátory na různá paliva dnes dodávají elektřinu většině světové populace.
Jak indukce funguje
Faradayův indukční experiment je pravděpodobně jedním z nejdůležitějších ve fyzice a byl relativně jednoduchý. Navinul délku vodivého drátu kolem kruhového jádra a připojil drát k metru. Zjistil, že pohyb magnetu středem kruhu způsobil protékání proudu v drátu. Proud se zastavil, když přestal pohybovat magnetem, a tekl opačným směrem, když obrátil směr magnetu. Později formuloval zákon elektromagnetické indukce, nyní známý jako Faradayův zákon, který souvisí s síla proudu na velikost změny magnetického pole, také známá jako magnetická tok. Síla magnetu, počet cívek kolem jádra a vlastnosti vodivého drátu ovlivňují výpočty generátorů v reálném světě.
Jak generátory používají indukci
Ať už jsou generátory v domácnosti, ve vašem automobilu nebo v jaderné elektrárně, generátory obecně obsahují stejné funkce. Zahrnují rotor s dutým jádrem, které se otáčí kolem statoru. Stator je obvykle silný magnet, zatímco cívky, které přenášejí elektřinu, jsou navinuty kolem rotoru. V některých generátorech jsou cívky navinuty kolem statoru a rotor je magnetizován. To je jedno. Ať tak či onak, bude proudit elektřina.
Rotor se musí protékat, aby mohla proudit elektřina, a tam vstupuje vstup mechanické energie. Velké generátory využívají pro tuto energii různá paliva a přírodní procesy. S každou rotací rotoru se proud zastaví, obrátí, znovu zastaví a vrátí se dopředu. Tento typ elektřiny se nazývá střídavý proud a důležitou charakteristikou je, kolikrát za sekundu změní směr.
Druhy paliva
Rotor ve většině generátorů je připojen k turbíně a v mnoha výrobnách je turbína poháněna parou. K výrobě této páry je potřeba energie k ohřevu vody a tato energie může být dodávána z fosilních paliv, jako je uhlí a zemní plyn, biomasa nebo štěpení jader. Palivo může také pocházet z přírodních zdrojů, jako je geotermální energie - přírodní teplo vycházející z hloubky země. Vodní generátory jsou poháněny energií vodopádu. První vodní generátor na světě, navržený Nikolou Teslou a postavený Georgem Westinghouseem, se nachází u Niagarských vodopádů. Generuje přibližně 4,9 milionu kilowattů energie, což je dost pro 3,8 milionu domácností.
Vytvoření vlastního generátoru
Je velmi snadné postavit generátor. Je možné mnoho provedení, ale jeden z nejjednodušších se skládá ze stacionární cívky a rotujícího magnetu. Dráty jsou navinuty kolem hřebíku potaženého urážlivou páskou a magnet může být jednoduchý ve tvaru podkovy. Když vyvrtáte otvor skrz základnu magnetu, vložte těsně přiléhající hřídel a připojte hřídel k vrtáku, můžete vygenerovat dostatek elektřiny k osvětlení žárovky pouhým ovládáním vrtačky, aby se magnet otáčel kolem cívka.