Et batteri omdanner kemisk energi til elektricitet, og en solcelle producerer elektricitet fra solens energi, men hvis du vil producere elektricitet fra mekanisk energi, har du brug for en induktion generator. Disse generatorer kan være små nok til at drive en lommelygte i krumtapstil eller stor nok til at give energi til hele byer, men alle arbejde på princippet om elektromagnetisk induktion, opdaget af Michael Faraday, den engelske fysiker fra det 19. århundrede og opfinder. I dag leverer induktionsgeneratorer, der kører på forskellige brændstoffer, elektricitet til de fleste af verdens befolkning.
Sådan fungerer induktion
Faradays induktionseksperiment er sandsynligvis et af de vigtigste i fysik, og det var relativt enkelt. Han viklede en længde ledende ledning omkring en cirkulær kerne og forbandt ledningen til en meter. Han fandt ud af, at bevægelse af en magnet gennem midten af cirklen fik strøm til at strømme i ledningen. Strømmen stoppede, da han stoppede med at bevæge magneten, og den flød i den modsatte retning, da han vendte retningen af magneten. Han formulerede senere loven om elektromagnetisk induktion, nu kendt som Faradays lov, som relaterede til strømens styrke til størrelsen af ændringen af magnetfeltet, også kendt som magnetisk strøm. Magnetens styrke, antallet af spoler omkring kernen og egenskaberne ved den ledende ledning påvirker alle beregninger for virkelige generatorer.
Hvordan generatorer bruger induktion
Uanset om de er placeret inde i en husholdningsgenerator, din bil eller et atomkraftværk, har generatorer generelt de samme funktioner. De inkluderer en rotor med en hul kerne, der roterer omkring en stator. Statoren er typisk en kraftig magnet, mens de spoler, der bærer elektricitet, vikles rundt om rotoren. I nogle generatorer vikles spolerne rundt om statoren, og rotoren magnetiseres. Det betyder ikke noget. Uanset hvad strømmer strøm.
Rotoren skal dreje for at strømmen skal strømme, og det er her input af mekanisk energi kommer ind. Storskala generatorer tapper en række forskellige brændstoffer og naturlige processer til denne energi. Ved hver rotation af rotoren stopper den aktuelle strømning, vender, stopper igen og vender tilbage til fremadgående retning. Denne type elektricitet kaldes vekselstrøm, og antallet af gange, det ændrer retning i et sekund, er en vigtig egenskab.
Typer af brændstof
Rotoren i de fleste generatorer er forbundet med en turbine, og i mange produktionsanlæg er turbinen dampdrevet. Der er behov for energi til opvarmning af vand til produktion af denne damp, og at energi kan leveres af fossile brændstoffer, såsom kul og naturgas, biomasse eller kernefission. Brændstoffet kan også komme fra naturlige kilder, såsom geotermisk energi - naturlig varme, der stammer dybt fra jorden. Vandkraftgeneratorer drives af energien fra et vandfald. Verdens første vandkraftværker, designet af Nikola Tesla og bygget af George Westinghouse, ligger ved Niagara Falls. Det genererer omkring 4,9 millioner kilowatt strøm, nok til 3,8 millioner hjem.
Lav din egen generator
Det er meget let at konstruere en generator. Mange designs er mulige, men en af de nemmeste består af en stationær spole og en roterende magnet. Ledningerne er viklet omkring et søm overtrukket med fornærmende tape, og magneten kan være en simpel hesteskoformet. Når du borer et hul gennem bunden af magneten, skal du indsætte en tæt monteret aksel og fastgøre akslen til et bor, Du kan generere nok elektricitet til at tænde en pære bare ved at betjene boret for at få magneten til at rotere rundt om spole.
