Baterija pretvara kemijsku energiju u električnu, a solarna ćelija proizvodi električnu energiju iz sunčeve energije, ali ako želite proizvoditi električnu energiju iz mehaničke energije, potrebna vam je indukcija generator. Ti generatori mogu biti dovoljno mali da napajaju svjetiljku u obliku ručice ili dovoljno veliki da pokreću cijele gradove, ali svi rad na principu elektromagnetske indukcije, otkrio Michael Faraday, engleski fizičar iz 19. stoljeća i izumitelj. Danas indukcijski generatori koji rade na razna goriva opskrbljuju električnom energijom većinu svjetske populacije.
Kako djeluje indukcija
Faradayev indukcijski eksperiment vjerojatno je jedan od najvažnijih u fizici, a bio je relativno jednostavan. Navio je dužinu vodljive žice oko kružne jezgre i spojio žicu na metar. Otkrio je da je pomicanje magneta kroz središte kruga uzrokovalo strujanje u žici. Struja je prestala kad je prestao pomicati magnet, a tekla je u suprotnom smjeru kad je okrenuo smjer magneta. Kasnije je formulirao zakon elektromagnetske indukcije, danas poznat kao Faradayev zakon, koji je povezivao jakost struje do veličine promjene magnetskog polja, poznatog i kao magnetsko fluks. Snaga magneta, broj zavojnica oko jezgre i karakteristike provodne žice utječu na izračune stvarnih generatora.
Kako generatori koriste indukciju
Bez obzira nalaze li se unutar kućnog generatora, vašeg automobila ili nuklearne elektrane, generatori uglavnom imaju iste značajke. Uključuju rotor sa šupljom jezgrom koji se okreće oko statora. Stator je obično moćan magnet, dok su zavojnice koje nose električnu energiju namotane oko rotora. U nekim generatorima zavojnice se namotavaju oko statora, a rotor se namagnetizira. Nema veze. U svakom slučaju, struja će teći.
Rotor se mora vrtjeti da bi struja tekla i tu dolazi ulaz mehaničke energije. Generatori velikih razmjera koriste razna goriva i prirodne procese za ovu energiju. Svakim okretajem rotora protok struje se zaustavlja, preokreće, ponovno zaustavlja i vraća u smjer naprijed. Ova vrsta električne energije naziva se izmjenična struja, a važno je koliko je puta promijenilo smjer u sekundi.
Vrste goriva
Rotor je u većini generatora povezan s turbinom, au mnogim proizvodnim postrojenjima turbina se pokreće parom. Za zagrijavanje vode potrebna je energija za proizvodnju te pare, a ta se energija može dobiti iz fosilnih goriva, poput ugljena i prirodnog plina, biomase ili nuklearne fisije. Gorivo također može dolaziti iz prirodnih izvora, poput geotermalne energije - prirodne topline koja proizlazi iz dubine zemlje. Hidroelektrični generatori se napajaju energijom vodopada. Prvi hidroelektrični generator na svijetu, koji je projektirao Nikola Tesla, a izgradio George Westinghouse, nalazi se na slapovima Niagara. Generira oko 4,9 milijuna kilovata snage, dovoljno za 3,8 milijuna domova.
Izrada vlastitog generatora
Vrlo je jednostavno konstruirati generator. Mogući su mnogi dizajni, ali jedan od najjednostavnijih sastoji se od nepokretne zavojnice i rotirajućeg magneta. Žice su namotane oko čavla presvučenog uvredljivom trakom, a magnet može biti jednostavan u obliku potkove. Kada izbušite rupu kroz podnožje magneta, umetnite čvrsto pripijenu osovinu i pričvrstite osovinu na bušilicu, možete proizvesti dovoljno električne energije za paljenje žarulje samo rukovanjem bušilicom kako bi se magnet okretao oko zavojnica.