כיצד להמיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית

סוללה ממירה אנרגיה כימית לחשמל, ותא סולרי מייצר חשמל מה- אנרגיית השמש, אך אם ברצונך להפיק חשמל מאנרגיה מכנית, אתה זקוק לאינדוקציה גֵנֵרָטוֹר. גנרטורים אלה יכולים להיות קטנים מספיק בכדי להניע פנס בסגנון כננת או גדולים מספיק כדי להמריץ ערים שלמות, אך כולם לעבוד על עיקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, שהתגלה על ידי מייקל פאראדיי, הפיזיקאי האנגלי מהמאה ה -19 מַמצִיא. כיום, מחוללי אינדוקציה הפועלים על מגוון דלקים מספקים חשמל לרוב אוכלוסיית העולם.

ניסוי האינדוקציה של פאראדיי הוא כנראה אחד החשובים בפיזיקה, והוא היה פשוט יחסית. הוא סלל אורך של חוט מוליך סביב ליבה מעגלית וחיבר את החוט למטר. הוא גילה שהעברת מגנט במרכז המעגל גרמה לזרם זרם בחוט. הזרם נעצר כשהפסיק להזיז את המגנט, והוא זרם בכיוון ההפוך כשהפך את כיוון המגנט. מאוחר יותר הוא ניסח את חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, המכונה כיום חוק פאראדיי, שקשור ל חוזק הזרם לגודל השינוי של השדה המגנטי, המכונה גם מגנטי שֶׁטֶף. חוזק המגנט, מספר הסלילים סביב הליבה ומאפייני החוט המוליך משפיעים על חישובים עבור גנרטורים בעולם האמיתי.

בין אם הם נמצאים בתוך גנרטור ביתי, ברכבכם או בתחנת כוח גרעינית, גנרטורים כוללים בדרך כלל את אותן התכונות. הם כוללים רוטור עם ליבה חלולה שמסתובב סביב סטטור. הסטטור הוא בדרך כלל מגנט חזק, ואילו הסלילים הנושאים חשמל נפתלים סביב הרוטור. בחלק מהגנרטורים מתפתלים הסלילים סביב הסטטור והרוטור ממוגנט. זה לא משנה. כך או כך, חשמל יזרום.

הרוטור צריך להסתובב כדי שיזרם חשמל, וכאן נכנסת קלט האנרגיה המכנית. גנרטורים בקנה מידה גדול מקישים על מגוון דלקים ותהליכים טבעיים לאנרגיה זו. בכל סיבוב של הרוטור, הזרם הנוכחי נעצר, מתהפך, נעצר שוב וחוזר לכיוון קדימה. סוג זה של חשמל נקרא זרם חילופין, ומספר הפעמים שהוא משנה כיוון בשנייה הוא מאפיין חשוב.

הרוטור ברוב הגנרטורים מחובר לטורבינה, ובמפעלי ייצור רבים הטורבינה מונעת בקיטור. יש צורך באנרגיה כדי לחמם מים לייצור קיטור זה, וכי אנרגיה יכולה להיות מסופקת על ידי דלקים מאובנים, כגון פחם וגז טבעי, ביומסה או ביקוע גרעיני. הדלק יכול להגיע גם ממקורות טבעיים, כמו אנרגיה גיאותרמית - חום טבעי הנובע עמוק באדמה. גנרטורים הידרואלקטריים מונעים על ידי אנרגיה של מפל. הגנרטור ההידרואלקטרי הראשון בעולם, שתוכנן על ידי ניקולה טסלה ונבנה על ידי ג'ורג 'ווסטינגהאוס, ממוקם במפלי הניאגרה. הוא מייצר כ -4.9 מיליון קילוואט כוח, המספיק ל -3.8 מיליון בתים.

קל מאוד לבנות גנרטור. עיצובים רבים אפשריים, אך אחד הקלים ביותר מורכב סליל נייח ומגנט מסתובב. החוטים מתפתלים סביב מסמר מצופה קלטת מעליבה, והמגנט יכול להיות פשוט בצורת פרסה. כאשר אתה קודח חור דרך בסיס המגנט, הכנס פיר צמוד והצמד את הפיר לקידוח, אתה יכול לייצר מספיק חשמל כדי להדליק נורה רק על ידי הפעלת המקדחה כדי לגרום למגנט להסתובב סביב סליל.