Akku muuntaa kemiallisen energian sähköksi, ja aurinkokenno tuottaa sähköä auringon energiaa, mutta jos haluat tuottaa sähköä mekaanisesta energiasta, tarvitset induktiota generaattori. Nämä generaattorit voivat olla riittävän pieniä kammetyylisen taskulampun virran saamiseksi tai riittävän suuret energiaksi kokonaiset kaupungit, mutta kaikki työ sähkömagneettisen induktion periaatteesta, jonka löysi Michael Faraday, 1800-luvun englantilainen fyysikko ja keksijä. Nykyään erilaisilla polttoaineilla toimivat induktiogeneraattorit toimittavat sähköä suurimmalle osalle maailman väestöstä.
Kuinka induktio toimii
Faradayn induktiokokeilu on luultavasti yksi tärkeimmistä fysiikassa, ja se oli suhteellisen yksinkertainen. Hän kiersi johtavan pituuden pyöreän sydämen ympärille ja yhdisti langan metriin. Hän havaitsi, että magneetin siirtäminen ympyrän keskustan läpi aiheutti virtaa johtimessa. Virta pysähtyi, kun hän lopetti magneetin liikkumisen, ja se virtasi vastakkaiseen suuntaan, kun hän käänsi magneetin suunnan. Myöhemmin hän muotoili sähkömagneettisen induktion lain, joka tunnetaan nyt nimellä Faradayn laki, joka liittyi siihen virran voimakkuus magneettikentän muutoksen suuruuteen, joka tunnetaan myös nimellä magneettinen virtaus. Magneetin vahvuus, kelan määrä ytimen ympärillä ja johtavan langan ominaisuudet vaikuttavat kaikki tosielämän generaattoreiden laskelmiin.
Kuinka generaattorit käyttävät induktiota
Olipa kyseessä kotitalousgeneraattori, auto tai ydinvoimala, generaattoreissa on yleensä samat ominaisuudet. Niihin kuuluu roottori, jossa ontto ydin, joka pyörii staattorin ympäri. Staattori on tyypillisesti voimakas magneetti, kun taas sähköä johtavat kelat kääritään roottorin ympärille. Joissakin generaattoreissa kelat kääritään staattorin ympärille ja roottori magnetoidaan. Sillä ei ole merkitystä. Joko niin, sähkö virtaa.
Roottorin on pyöritettävä, jotta sähkö virtaa, ja sieltä tulee mekaanisen energian syöttö. Suuret generaattorit käyttävät tätä energiaa varten erilaisia polttoaineita ja luonnollisia prosesseja. Jokaisella roottorin kierroksella virta kulkee, pysähtyy, pysähtyy uudelleen ja palaa eteenpäin. Tämän tyyppistä sähköä kutsutaan vaihtovirraksi, ja kuinka monta kertaa se muuttaa suunnan sekunnissa on tärkeä ominaisuus.
Polttoainetyypit
Roottori on useimmissa generaattoreissa kytketty turbiiniin, ja monissa generaattoreissa turbiini on höyrykäyttöinen. Energiaa tarvitaan veden lämmittämiseen tämän höyryn tuottamiseksi, ja energia voidaan toimittaa fossiilisilla polttoaineilla, kuten hiili ja maakaasu, biomassa tai ydinfissio. Polttoaine voi myös tulla luonnollisista lähteistä, kuten geotermisestä energiasta - luonnollisesta lämmöstä, joka tulee syvältä maasta. Vesivoimageneraattorit saavat aikaan vesiputouksen energian. Nikia Teslan suunnittelema ja George Westinghousen rakentama maailman ensimmäinen vesivoimageneraattori sijaitsee Niagaran putouksilla. Se tuottaa noin 4,9 miljoonaa kilowattia virtaa, joka riittää 3,8 miljoonaan koteihin.
Oman generaattorin tekeminen
Generaattorin rakentaminen on erittäin helppoa. Monet mallit ovat mahdollisia, mutta yksi helpoimmista koostuu kiinteästä kelasta ja pyörivästä magneetista. Johdot on kääritty loukkaavalla teipillä päällystetyn naulan ympärille, ja magneetti voi olla yksinkertainen hevosenkengän muotoinen. Kun poraat reiän magneetin pohjan läpi, työnnä tiukka akseli ja kiinnitä akseli poraan, Voit tuottaa riittävästi sähköä sytyttämään lamppu vain käyttämällä porausta saadaksesi magneetin pyörimään kela.