Cara Mengubah Energi Mekanik Menjadi Energi Listrik

Baterai mengubah energi kimia menjadi listrik, dan sel surya menghasilkan listrik dari energi matahari, tetapi jika Anda ingin menghasilkan listrik dari energi mekanik, Anda memerlukan induksi generator. Generator ini bisa cukup kecil untuk menyalakan senter gaya engkol atau cukup besar untuk memberi energi ke seluruh kota, tetapi semuanya bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, ditemukan oleh Michael Faraday, fisikawan Inggris abad ke-19 dan penemu. Saat ini, generator induksi yang menggunakan berbagai bahan bakar memasok listrik untuk sebagian besar penduduk dunia.

Eksperimen induksi Faraday mungkin salah satu yang paling penting dalam fisika, dan itu relatif sederhana. Dia melilitkan seutas kawat konduktif di sekitar inti melingkar dan menghubungkan kawat itu ke meter. Dia menemukan bahwa menggerakkan magnet melalui pusat lingkaran menyebabkan arus mengalir di kawat. Arus berhenti ketika dia berhenti menggerakkan magnet, dan mengalir ke arah yang berlawanan ketika dia membalikkan arah magnet. Dia kemudian merumuskan hukum induksi elektromagnetik, sekarang dikenal sebagai Hukum Faraday, yang terkait dengan kekuatan arus dengan besarnya perubahan medan magnet, juga dikenal sebagai magnet aliran. Kekuatan magnet, jumlah kumparan di sekitar inti dan karakteristik kawat penghantar semuanya mempengaruhi perhitungan untuk generator dunia nyata.

Apakah terletak di dalam generator utilitas rumah tangga, mobil Anda atau pembangkit listrik tenaga nuklir, generator umumnya menggabungkan fitur yang sama. Mereka termasuk rotor dengan inti berongga yang berputar di sekitar stator. Stator biasanya merupakan magnet yang kuat, sedangkan kumparan yang membawa listrik dililitkan di sekitar rotor. Pada beberapa generator, kumparan dililitkan di sekitar stator dan rotor dimagnetisasi. Tidak masalah. Bagaimanapun, listrik akan mengalir.

Rotor harus berputar agar listrik mengalir, dan di situlah masukan energi mekanik masuk. Generator skala besar memanfaatkan berbagai bahan bakar dan proses alami untuk energi ini. Dengan setiap putaran rotor, aliran arus berhenti, berbalik, berhenti lagi dan kembali ke arah maju. Jenis listrik ini disebut arus bolak-balik, dan berapa kali ia berubah arah dalam satu detik merupakan karakteristik penting.

Rotor di sebagian besar generator terhubung ke turbin, dan di banyak pembangkit listrik, turbin digerakkan oleh uap. Energi diperlukan untuk memanaskan air untuk menghasilkan uap ini, dan energi tersebut dapat disuplai oleh bahan bakar fosil, seperti batu bara dan gas alam, biomassa, atau fisi nuklir. Bahan bakar juga bisa berasal dari sumber alami, seperti energi panas bumi – panas alami yang berasal dari dalam tanah. Pembangkit listrik tenaga air ditenagai oleh energi air terjun. Generator hidroelektrik pertama di dunia, dirancang oleh Nikola Tesla dan dibangun oleh George Westinghouse, terletak di Air Terjun Niagara. Ini menghasilkan sekitar 4,9 juta kilowatt daya, cukup untuk 3,8 juta rumah.

Sangat mudah untuk membuat generator. Banyak desain yang mungkin, tetapi salah satu yang paling mudah terdiri dari kumparan stasioner dan magnet berputar. Kabel dililitkan di sekitar paku yang dilapisi dengan selotip, dan magnetnya bisa berbentuk tapal kuda sederhana. Saat Anda mengebor lubang melalui dasar magnet, masukkan poros yang pas dan pasang poros ke bor, Anda dapat menghasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan bola lampu hanya dengan mengoperasikan bor untuk membuat magnet berputar di sekitar gulungan.