Jotain luominen tarkoittaa sen luomista muista ainesosista. Voit luoda novellin käyttämällä katkelmia ympäröivästä maailmasta; ihmiset laativat elintasuunnitelmansa useista lähteistä keräämänsä tiedon perusteella.
Generaattori on jokapäiväisessä kielessä kokonaisuus, joka kykenee tuottamaan voimaa, yleensä sähköä, ihmisen pyrkimyksiä varten. Koska valtaa ja energiaa ei valitettavasti voida luoda tyhjästä, generaattoreiden itsensä on käytettävä jonkinlaista ulkoista lähdettä, energiaa, joka sitten kanavoidaan käyttökelpoiseen sähköön. Jos olet koskaan viettänyt aikaa leiriytymiseen hyvin valmistautuneiden ihmisten omistamassa mökissä, saatat tuntea kaasukäyttöisen generaattorin käsitteen. Nykyään on olemassa erityyppisiä generaattoreita, mutta ne kaikki luottavat samoihin fyysisen generaattorin perusperiaatteisiin.
Sähkön tuottaminen
Vuonna 1831 fyysikko Michael Faraday huomasi, että kun magneettia siirretään lankakelan sisällä, elektronit "virtaavat" langan sisällä, jota kutsutaan sähkövirraksi. Generaattori on mikä tahansa kone, joka muuntaa energian sähkövirraksi, mutta riippumatta tämän energian lähteestä - olipa se sitten hiili-, vesi- tai tuulivoima - perimmäinen syy sähkövirran syntymiseen on magneettisen liikkeen kautta ala.
Todennäköisesti olet nähnyt magneetteja toimivan jollakin tavalla - ehkä pieniä, suorakaiteen muotoisia magneetteja, joita käytetään koti- ja toimistoympäristöissä kiinnittämään kiinnostavia esineitä jääkaappeihin. Erityinen sylinterin muotoinen magneetti, nimeltään sähkömagneetti, sijoitetaan eristettyjen johtavien lankojen (kuten kuparilangan) ympärille, jotka on kiedottu keskiakselin ympärille. Jokainen näistä monista keloista on siis kuin rengas, joka ympäröi akselia ja on suunnattu suorassa kulmassa akselin akseliin, aivan kuten renkaiden suhde akseliin, joka niitä pitää. Kun johtimiin kytketty akseli pyörii, syntyy virta, koska sylinterimäinen sähkömagneetti johtojen ulkopuolella ei pyöri niiden mukana, mikä muodostaa suhteellisen liikkeen magneettikentän ja varausten välillä johtimessa lanka.
Sama tapahtuisi, jos magneettikentän lähde liikkuu kiinteän johdon tai johtojen läheisyydessä. Ei ole väliä mikä liikkuu, magneetti tai johto (tai molemmat), kunhan niiden välillä on suhteellista jatkuvaa liikettä.
Sähkögeneraattori: miksi?
Miksi jatkuva sähköntuotanto on aina huolestuttavaa? Miksi tiedät, että elämäsi keskeytyy ja todennäköisesti häiriintyy, jos "virta sammuu" yli päiväksi? Yksinkertainen vastaus on, että vaikka ihmiset voivat varastoida valtavia määriä fossiilisia polttoaineita, kuten maakaasua ja öljyä hätätilanteissa käytettäväksi, ei ole hyvä tapa tallentaa suuria määriä sähköä. Sinulla on todennäköisesti ihmiskunnan paras yritys varastoida sähköä ulottuville, joka on akku. Mutta vaikka paristot, kuten kaikki muu tekniikan maailmassa, ovat ajan myötä kasvaneet tehokkaammiksi ja kestävämmiksi, ne ovat erittäin rajallinen niiden kyvyn suhteen ylläpitää sellaisia massiivisia jännitelähtöjä, joita tarvitaan kokonaisiin kaupunkeihin ja moderniin taloudet.
Koska sähkön varastointiin ei ole luotettavaa tapaa, nykymaailmassa on aina oltava tapoja tuottaa sitä raaka-aineista. Siksi useimmilla yrityksillä on luonteestaan riippuen varageneraattoreita, jos ympäröivän kaupungin tarjonta keskeytyy. Vaikka baseball-korttikauppa, joka menettää virtaa tunniksi, ei välttämättä ole katastrofaalinen, ota huomioon sairaalan tehohoidon vaikutukset yksikkö, jossa sähkökäyttöiset koneet pitävät kirjaimellisesti ihmisiä hengissä hengittämällä heitä ja muita tärkeitä toimintoja.
Sähkön fysiikka
Kuvaa kaksi isoa, kuution muotoista magneettia, jotka on sijoitettu metrin etäisyydelle toisistaan etelänavansa kohti toisen pohjoisnapaa ja luoden siten niiden välille voimakkaan additiivisen magneettikentän. Tämä kenttä osoittaa kohti pohjoisnavaa ja, ja jos magneettien päät ovat täysin pystysuorassa suhteessa lattiaan magneettikentän suunta on yhdensuuntainen lattian kanssa, kuten pino näkymättömiä matot. Jos johtavaa johtoa, joka seisoo suoraan ylöspäin, siirretään magneettien välisen tilan läpi ja se pysyy tarkalleen 0,5 metrin päässä kummastakin, langan liike on kohtisuorassa magneettikenttään ja virtaa syntyy pitkin lanka. Magneettikenttä, langan liike ja virran suunta (ja langan suunta) ovat siten keskenään kohtisuorassa.
Tärkeä takaisku tästä on, että tämä magneettilankajärjestely on täydellisesti perustettu tuottamaan vakaa sähkönsyöttö niin kauan kuin keskiakseli jatkaa pyöritä liu'uttamalla sylinterimäisen magneetin sisään kierrettyjä johtoja siten, että varmistetaan tasainen virran virtaus johtojen läpi ja ulkoiseen koneeseen, kotiin tai koko tehoon ruudukko. Temppu on tietysti antaa voiman akselin pyörimiselle. Insinöörit ovat tuottaneet erilaisia generaattoreita, jotka käyttävät erilaisia virtalähteitä.
Generaattorityypit
Sähkögeneraattorit voidaan jakaa lämpögeneraattoreihin, jotka käyttävät lämpöä sähkön tuottamiseen, ja kineettisiin generaattoreihin, jotka käyttävät liikeenergiaa sähkön tuottamiseen. (Huomaa, että kaikilla lämmöllä, työllä ja energialla on samat yksiköt - yleensä joulea tai niiden moninkertainen määrä, mutta joskus kaloreita, ergeja tai brittiläisiä lämpöyksiköitä [BTU]. Teho on energiaa aikayksikköä kohti ja se on tyypillisesti watteina tai hevosvoimin.)
Lämpögeneraattorit: Fossiilisten polttoaineiden generaattorit ovat teollisuuden standardi, ja ne toimivat polttamalla hiiltä, öljyä (öljyä) tai maakaasua. Nämä polttoaineet ovat runsaita, mutta rajallisia, ja ne aiheuttavat joukon ympäristö- ja terveysongelmia, jotka ovat kannustaneet ihmiskuntaa keksimään vaihtoehtoja. Yhteistuotanto liittyy tällaisten laitosten jätehöyryn johtamiseen asiakkaille, jotka käyttävät höyryä omiin pienempiin generaattoreihinsa. Ydinvoima on ydinfissiossa vapautuneen energian hyödyntäminen, "puhdas" mutta kiistanalainen prosessi. Maakaasu generaattorit tuottavat sähköä tuottamatta höyryä ja ne voidaan yhdistää höyryntuotantoon. Biomassa kasvit, joissa ei-perinteisiä esineitä käytetään polttoaineena (kuten puu tai kasviaine), ovat saaneet vauhtia 2000-luvun alussa.
Kineettinengeneraattorit: Kineettisten sähköntuottajien kaksi päätyyppiä ovat vesivoimalaitokset ja tuulivoima (tai tuuliturbiinit). Vesivoimalaitokset luottaa veden virtaukseen pyörittääksesi akseleita generaattoreiden sisällä. Koska harvat joet virtaavat koko vuoden ajan tasaisella nopeudella, useimmissa näistä tiloista on patojen luomia keinotekoisia järviä (kuten järvi Mead Etelä-Nevadassa ja Pohjois-Arizonassa, Hooverin padon muodostama), jotta turbiinien läpi kulkevaa virtausta voidaan keinotekoisesti manipuloida alueen mukaan tarpeisiin. Tuulivoima on se etu, että se ei häiritse paikallista maata ja villieläimiä samalla tavalla kuin keinotekoiset järvet, mutta ilmaa on paljon vähemmän tehokas kuin vesi sähköntuotannossa, ja siihen liittyy myös vaihtelevan nopeuden ja nopeuden ongelma tuuli. Vaikka "tuulimyllylaitokset" voivat sisältää useita toisiinsa kytkettyjä turbiineja tietyn tason tuulivoiman luomiseksi teho, tuulivoimaa, joka riitti toimittamaan sähköä suurille yhteisöille, ei ollut vielä mahdollista 2018.