Una batería convierte la energía química en electricidad, y una celda solar produce electricidad a partir del energía del sol, pero si desea producir electricidad a partir de energía mecánica, necesita una inducción generador. Estos generadores pueden ser lo suficientemente pequeños para alimentar una linterna de manivela o lo suficientemente grandes para energizar ciudades enteras, pero todos trabajo sobre el principio de inducción electromagnética, descubierto por Michael Faraday, el físico inglés del siglo XIX y inventor. Hoy en día, los generadores de inducción que funcionan con una variedad de combustibles suministran electricidad a la mayor parte de la población mundial.
Cómo funciona la inducción
El experimento de inducción de Faraday es probablemente uno de los más importantes en física, y fue relativamente simple. Enrolló un trozo de cable conductor alrededor de un núcleo circular y lo conectó a un metro. Descubrió que mover un imán a través del centro del círculo hacía que la corriente fluyera por el cable. La corriente se detuvo cuando dejó de mover el imán, y fluyó en la dirección opuesta cuando invirtió la dirección del imán. Más tarde formuló la ley de inducción electromagnética, ahora conocida como Ley de Faraday, que relacionaba la fuerza de la corriente a la magnitud del cambio del campo magnético, también conocido como magnético flujo. La fuerza del imán, el número de bobinas alrededor del núcleo y las características del cable conductor influyen en los cálculos de los generadores del mundo real.
Cómo utilizan los generadores la inducción
Ya sea que se encuentren dentro de un generador de servicio doméstico, su automóvil o una planta de energía nuclear, los generadores generalmente incorporan las mismas características. Incluyen un rotor con un núcleo hueco que gira alrededor de un estator. El estator suele ser un imán poderoso, mientras que las bobinas que transportan la electricidad se enrollan alrededor del rotor. En algunos generadores, las bobinas se enrollan alrededor del estator y el rotor está magnetizado. No importa. De cualquier manera, la electricidad fluirá.
El rotor tiene que girar para que fluya la electricidad, y ahí es donde entra la entrada de energía mecánica. Los generadores a gran escala aprovechan una variedad de combustibles y procesos naturales para esta energía. Con cada rotación del rotor, el flujo de corriente se detiene, se invierte, se detiene nuevamente y regresa a la dirección de avance. Este tipo de electricidad se llama corriente alterna y la cantidad de veces que cambia de dirección en un segundo es una característica importante.
Tipos de combustible
En la mayoría de los generadores, el rotor está conectado a una turbina y, en muchas plantas generadoras, la turbina funciona con vapor. Se necesita energía para calentar el agua para producir este vapor, y esa energía puede ser suministrada por combustibles fósiles, como carbón y gas natural, biomasa o fisión nuclear. El combustible también puede provenir de fuentes naturales, como la energía geotérmica, calor natural que emana de las profundidades del suelo. Los generadores hidroeléctricos funcionan con la energía de una cascada. El primer generador hidroeléctrico del mundo, diseñado por Nikola Tesla y construido por George Westinghouse, se encuentra en las Cataratas del Niágara. Genera alrededor de 4,9 millones de kilovatios de energía, suficiente para 3,8 millones de hogares.
Haciendo su propio generador
Es muy fácil construir un generador. Son posibles muchos diseños, pero uno de los más sencillos consiste en una bobina estacionaria y un imán giratorio. Los alambres se enrollan alrededor de un clavo recubierto con cinta aislante, y el imán puede tener una simple forma de herradura. Cuando taladre un agujero a través de la base del imán, inserte un eje ajustado y conecte el eje a un taladro, Puede generar suficiente electricidad para encender una bombilla con solo operar el taladro para hacer que el imán gire alrededor del bobina.