כיצד משתמשים במגנטים לייצור חשמל?

כאשר מוליך מוצב בשדה מגנטי משתנה, האלקטרונים במוליך נעים ויוצרים זרם חשמלי. מגנטים מייצרים שדות מגנטיים כאלה וניתן להשתמש בהם בתצורות שונות לייצור חשמל. תלוי בסוג המגנט המשמש, גנרטור חשמלי מסתובב יכול להציב מגנטים במקומות שונים ויכול לייצר חשמל בדרכים שונות. מרבית החשמל הנמצא בשימוש מגיע מגנרטורים המשתמשים בשדות מגנטיים כדי לייצר חשמל זה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

גנרטורים חשמליים מסובבים סלילי חוטים דרך שדות מגנטיים הנוצרים על ידי מגנטים קבועים או חשמליים. כאשר סלילי המוליכה נעים דרך השדות המגנטיים, האלקטרונים בחוטים נעים ויוצרים זרם חשמלי.

בעוד שכמות גדלה וגוברת של חשמל מופקת על ידי פאנלים סולאריים ומתקבלת כמות קטנה מסוללות, רוב החשמל מגיע מגנרטורים המשתמשים בשדות מגנטיים ליצירתם חַשְׁמַל. גנרטורים אלה מורכבים מסלילי חוט המסתובבים באמצעות שדות מגנטיים או שהם נייחים סביב פיר עם מגנטים מסתובבים. בשני המקרים סלילי החוט חשופים לשדות מגנטיים משתנים שנוצרים על ידי המגנטים.

המגנטים יכולים להיות מגנטים קבועים או חשמליים. מגנטים קבועים משמשים בעיקר בגנרטורים קטנים, ויש להם את היתרון שהם לא צריכים ספק כוח. מגנטים חשמליים הם ברזל או פלדה המפותלים באמצעות חוט. כאשר חשמל עובר דרך החוט, המתכת הופכת למגנטית ויוצרת שדה מגנטי.

סלילי החוט של הגנרטורים הם מוליכים, וכאשר האלקטרונים בחוטים נחשפים לשדות מגנטיים משתנים, הם נעים ויוצרים זרם חשמלי בחוטים. החוטים מחוברים יחד, והחשמל בסופו של דבר עוזב את תחנת הכוח וממשיך לבתי חשמל ומפעלים.

כאשר משתמשים במגנטים קבועים בגנרטור, אתה רק צריך לסובב את פיר הגנרטור כדי לייצר חשמל. לאחר פיתוח גנרטורים אלה, אנשים חשבו שהם יכולים לגרום לגנרטור להניע מנוע שיסובב את הגנרטור. הם חשבו שאם המנוע והגנרטור יתאימו בדיוק, הם יוכלו לבנות מקור כוח מגנטי שיפעל לנצח כמכונת תנועה תמידית.

לרוע המזל זה לא עבד. למרות שגנרטורים ומנועים כאלה יעילים מאוד, עדיין יש להם הפסדים חשמליים בהתנגדות החוטים, ויש חיכוך במסבי הפיר. גם כאשר האנשים שעשו את הניסויים גרמו ליחידת המנוע-גנרטור לפעול לזמן מה, בסופו של דבר היא תיפסק בגלל האבדות והחיכוך.

בתחנות כוח גדולות יש גנרטורים גדולים בגודל חדר המייצרים חשמל באמצעות שדות מגנטיים ממגנטים חשמליים. בדרך כלל המגנטים החשמליים מותקנים על פיר ומחוברים לספק החשמל. כאשר החשמל מופעל, המגנטים החשמליים יוצרים שדות מגנטיים חזקים. סביב הפיר מותקנים סלילי חוט. כאשר הפיר עם המגנטים מסתובב, סלילי החוט חשופים לשדות מגנטיים משתנים ונוצר זרם חשמלי בחוטים.

ניתן להשתמש בשיטות רבות ושונות בכדי לגרום לפירים של הגנרטורים להסתובב ולייצר חשמל. בטורבינות רוח, המדחף מסובב את הפיר. בתחנות כוח ופחם גרעיניות, החום משריפת הפחם או מהתגובה הגרעינית יוצר קיטור להפעלת טורבינה שמניעה את הגנרטור. במפעלים המונעים בגז טבעי, טורבינת גז עושה את אותה העבודה. תחנות כוח זקוקות למקור אנרגיה שיכול לגרום לפיר הגנרטור להסתובב, ואז המגנטים יכולים לייצר את השדות המגנטיים המייצרים חשמל.