Een batterij zet chemische energie om in elektriciteit en een zonnecel produceert elektriciteit uit de zonne-energie, maar als je elektriciteit wilt produceren uit mechanische energie, heb je een inductie nodig generator. Deze generatoren kunnen klein genoeg zijn om een zaklamp in slingerstijl van stroom te voorzien of groot genoeg om hele steden van energie te voorzien, maar alle werken aan het principe van elektromagnetische inductie, ontdekt door Michael Faraday, de 19e-eeuwse Engelse natuurkundige en uitvinder. Tegenwoordig leveren inductiegeneratoren op verschillende brandstoffen elektriciteit voor het grootste deel van de wereldbevolking.
Hoe inductie werkt
Het inductie-experiment van Faraday is waarschijnlijk een van de belangrijkste in de natuurkunde, en het was relatief eenvoudig. Hij wikkelde een stuk geleidende draad om een cirkelvormige kern en verbond de draad met een meter. Hij ontdekte dat het bewegen van een magneet door het midden van de cirkel ervoor zorgde dat er stroom in de draad vloeide. De stroom stopte toen hij stopte met het bewegen van de magneet, en het stroomde in de tegenovergestelde richting toen hij de richting van de magneet omkeerde. Later formuleerde hij de wet van elektromagnetische inductie, nu bekend als de wet van Faraday, die de sterkte van de stroom tot de grootte van de verandering van het magnetische veld, ook bekend als magnetisch stroom. De sterkte van de magneet, het aantal spoelen rond de kern en de eigenschappen van de geleidende draad hebben allemaal invloed op berekeningen voor echte generatoren.
Hoe generatoren inductie gebruiken
Of ze zich nu bevinden in een generator voor huishoudelijk gebruik, uw auto of een kerncentrale, generatoren hebben over het algemeen dezelfde kenmerken. Ze bevatten een rotor met een holle kern die rond een stator draait. De stator is typisch een krachtige magneet, terwijl de spoelen die elektriciteit transporteren rond de rotor zijn gewikkeld. Bij sommige generatoren zijn de spoelen om de stator gewikkeld en wordt de rotor gemagnetiseerd. Het maakt niet uit. Hoe dan ook, elektriciteit zal stromen.
De rotor moet draaien om elektriciteit te laten stromen, en dat is waar de invoer van mechanische energie binnenkomt. Grootschalige generatoren tappen een verscheidenheid aan brandstoffen en natuurlijke processen voor deze energie af. Bij elke rotatie van de rotor stopt de stroomstroom, keert om, stopt weer en keert terug naar de voorwaartse richting. Dit type elektriciteit wordt wisselstroom genoemd en het aantal keren dat het in een seconde van richting verandert, is een belangrijk kenmerk.
Soorten brandstof
De rotor in de meeste generatoren is verbonden met een turbine en in veel productie-installaties wordt de turbine door stoom aangedreven. Om deze stoom te produceren is energie nodig om water te verwarmen en die energie kan worden geleverd door fossiele brandstoffen, zoals kolen en aardgas, biomassa of kernsplijting. De brandstof kan ook uit natuurlijke bronnen komen, zoals aardwarmte, natuurlijke warmte die diep uit de grond komt. Hydro-elektrische generatoren worden aangedreven door de energie van een waterval. 'S Werelds eerste hydro-elektrische generator, ontworpen door Nikola Tesla en gebouwd door George Westinghouse, bevindt zich bij Niagara Falls. Het genereert ongeveer 4,9 miljoen kilowatt stroom, genoeg voor 3,8 miljoen huishoudens.
Uw eigen generator maken
Het is heel eenvoudig om een generator te bouwen. Er zijn veel ontwerpen mogelijk, maar een van de gemakkelijkste bestaat uit een stationaire spoel en een roterende magneet. De draden zijn gewikkeld rond een spijker die is bedekt met beledigende tape, en de magneet kan een eenvoudige hoefijzervormige magneet zijn. Wanneer u een gat door de basis van de magneet boort, plaatst u een goed passende schacht en bevestigt u de schacht aan een boor, je kunt genoeg elektriciteit opwekken om een lamp te laten branden door gewoon de boor te bedienen om de magneet rond de te laten draaien spoel.
