Egy elem a kémiai energiát elektromossággá alakítja, a napelem pedig a nap energiáját, de ha mechanikus energiából akarunk villamos energiát előállítani, akkor indukcióra van szükség generátor. Ezek a generátorok elég kicsiek lehetnek egy hajtókar-stílusú zseblámpa táplálásához, vagy elég nagyok ahhoz, hogy teljes városokat, de mindet - energiával ellátják az elektromágneses indukció elvén végzett munka, amelyet Michael Faraday, a 19. századi angol fizikus és feltaláló. Ma a különféle üzemanyagokkal működő indukciós generátorok biztosítják az áramot a világ lakosságának nagy részéhez.
Hogyan működik az indukció
Faraday indukciós kísérlete valószínűleg az egyik legfontosabb a fizikában, és viszonylag egyszerű volt. Vezetõhuzal hosszát tekerte kör alakú mag körül, és egy méterhez kötötte a vezetéket. Megállapította, hogy a mágnes mozgatása a kör közepén áramot áramoltat a vezetékben. Az áram megállt, amikor abbahagyta a mágnes mozgatását, és az ellenkező irányba áramlott, amikor megfordította a mágnes irányát. Később megfogalmazta az elektromágneses indukció törvényét, amelyet ma Faraday törvényének neveznek, amely a az áram erőssége a mágneses tér változásának nagyságáig, más néven mágneses fényáram. A mágnes erőssége, a mag körüli tekercsek száma és a vezető vezeték jellemzői mind befolyásolják a valós generátorok számítását.
Hogyan használják a generátorok az indukciót
Akár egy háztartási generátorban, akár az autójában vagy az atomerőműben találhatók, a generátorok általában ugyanazokat a jellemzőket tartalmazzák. Ezek közé tartozik egy rotor, üreges maggal, amely az állórész körül forog. Az állórész tipikusan erős mágnes, miközben az áramot szállító tekercsek a rotor köré vannak tekerve. Egyes generátorokban a tekercseket az állórész körül tekerik fel, és a rotort mágnesezik. Nem számít. Akárhogy is, áram fog áramlani.
A rotornak forognia kell az áram áramlásához, és itt jön be a mechanikai energia bevitele. A nagyüzemi generátorok különféle üzemanyagokat és természetes folyamatokat használnak fel ehhez az energiához. A forgórész minden egyes forgatásával az áramlási áram leáll, megfordul, újra megáll és visszatér az előrefelé. Ezt az áramfajtát váltakozó áramnak nevezzük, és fontos jellemző, hogy hányszor változtatja meg az irányt egy másodperc alatt.
Az üzemanyag típusai
A legtöbb generátorban a rotor egy turbinához van csatlakoztatva, és sok generátorban a turbina gőzhajtású. Energia szükséges a víz felmelegítéséhez a gőz előállításához, és ezt az energiát fosszilis tüzelőanyagok, például szén és földgáz, biomassza vagy maghasadás biztosíthatja. Az üzemanyag természetes forrásokból is származhat, például geotermikus energiából - a föld mélyéből származó természetes hőből. A hidroelektromos generátorokat egy vízesés energiája táplálja. A Niagara-vízesésnél található a világ első hidroelektromos generátora, amelyet Nikola Tesla tervezett és George Westinghouse épített. Körülbelül 4,9 millió kilowatt áramot termel, ami 3,8 millió lakáshoz elegendő.
Saját generátor készítése
Generátor létrehozása nagyon egyszerű. Számos kivitel lehetséges, de az egyik legkönnyebb egy álló tekercsből és egy forgó mágnesből áll. A vezetékeket egy sértő szalaggal bevont köröm köré tekerjük, és a mágnes lehet egyszerű patkó alakú. Amikor lyukat fúr a mágnes alján, helyezzen be egy szorosan illeszkedő tengelyt, és rögzítse a tengelyt egy fúróhoz, elegendő villamos energiát termelhet az izzó meggyújtásához, csak a fúró működtetésével, hogy a mágnes elforduljon a tekercs.