Une batterie convertit l'énergie chimique en électricité, et une cellule solaire produit de l'électricité à partir du l'énergie du soleil, mais si vous voulez produire de l'électricité à partir d'énergie mécanique, vous avez besoin d'une induction Générateur. Ces générateurs peuvent être assez petits pour alimenter une lampe de poche à manivelle ou assez gros pour alimenter des villes entières, mais tous travaux sur le principe de l'induction électromagnétique, découvert par Michael Faraday, physicien anglais du XIXe siècle et inventeur. Aujourd'hui, les générateurs à induction fonctionnant avec une variété de combustibles fournissent de l'électricité à la plupart de la population mondiale.
Comment fonctionne l'induction
L'expérience d'induction de Faraday est probablement l'une des plus importantes en physique, et elle était relativement simple. Il a enroulé une longueur de fil conducteur autour d'un noyau circulaire et a connecté le fil à un mètre. Il a découvert que déplacer un aimant au centre du cercle faisait circuler du courant dans le fil. Le courant s'est arrêté lorsqu'il a arrêté de déplacer l'aimant, et il a coulé dans la direction opposée lorsqu'il a inversé la direction de l'aimant. Plus tard, il a formulé la loi de l'induction électromagnétique, maintenant connue sous le nom de loi de Faraday, qui reliait la force du courant à l'amplitude du changement du champ magnétique, également connu sous le nom magnétique flux. La force de l'aimant, le nombre de bobines autour du noyau et les caractéristiques du fil conducteur influencent tous les calculs pour les générateurs du monde réel.
Comment les générateurs utilisent l'induction
Qu'ils soient situés à l'intérieur d'un groupe électrogène domestique, de votre voiture ou d'une centrale nucléaire, les groupes électrogènes intègrent généralement les mêmes caractéristiques. Ils comprennent un rotor avec un noyau creux qui tourne autour d'un stator. Le stator est généralement un aimant puissant, tandis que les bobines qui transportent l'électricité sont enroulées autour du rotor. Dans certains générateurs, les bobines sont enroulées autour du stator et le rotor est magnétisé. Ce n'est pas grave. Dans tous les cas, l'électricité circulera.
Le rotor doit tourner pour que l'électricité circule, et c'est là qu'intervient l'apport d'énergie mécanique. Les générateurs à grande échelle exploitent une variété de combustibles et de processus naturels pour cette énergie. A chaque rotation du rotor, le flux de courant s'arrête, s'inverse, s'arrête à nouveau et revient dans le sens avant. Ce type d'électricité est appelé courant alternatif, et le nombre de fois où il change de direction en une seconde est une caractéristique importante.
Types de carburant
Le rotor de la plupart des générateurs est connecté à une turbine, et dans de nombreuses centrales, la turbine est entraînée par la vapeur. L'énergie est nécessaire pour chauffer l'eau afin de produire cette vapeur, et cette énergie peut être fournie par des combustibles fossiles, tels que le charbon et le gaz naturel, la biomasse ou la fission nucléaire. Le combustible peut également provenir de sources naturelles, telles que l'énergie géothermique – la chaleur naturelle émanant des profondeurs du sol. Les générateurs hydroélectriques sont alimentés par l'énergie d'une chute d'eau. Le premier générateur hydroélectrique au monde, conçu par Nikola Tesla et construit par George Westinghouse, est situé à Niagara Falls. Il génère environ 4,9 millions de kilowatts d'électricité, assez pour 3,8 millions de foyers.
Fabriquer votre propre générateur
Il est très facile de construire un générateur. De nombreuses conceptions sont possibles, mais l'une des plus simples consiste en une bobine fixe et un aimant rotatif. Les fils sont enroulés autour d'un clou recouvert de ruban isolant, et l'aimant peut être un simple fer à cheval. Lorsque vous percez un trou à travers la base de l'aimant, insérez une tige bien ajustée et fixez la tige à une perceuse, vous pouvez générer suffisamment d'électricité pour allumer une ampoule simplement en actionnant la perceuse pour faire tourner l'aimant autour du bobine.