Wygenerować coś to stworzyć to z innych składników. Możesz stworzyć krótką historię, używając fragmentów pomysłów na temat otaczającego Cię świata; ludzie tworzą plany swojego życia na podstawie informacji, które gromadzą z różnych źródeł.
Generator w języku potocznym to jednostka zdolna do wytwarzania energii, zwykle energii elektrycznej, na potrzeby ludzkich przedsięwzięć. Ponieważ moc i energia nie mogą, niestety, powstać z niczego, same generatory muszą być zasilane jakimś zewnętrznym źródłem, energią, która jest następnie przekształcana w użyteczną energię elektryczną. Jeśli kiedykolwiek spędzałeś czas biwakując w kabinie należącej do dobrze przygotowanych ludzi, być może znasz koncepcję generatora zasilanego gazem. Obecnie istnieje wiele rodzajów generatorów, ale wszystkie opierają się na tych samych fundamentalnych zasadach działania generatorów fizycznych.
Generuje prąd
W 1831 r. fizyk Michael Faraday odkrył, że kiedy magnes porusza się wewnątrz zwoju drutu, elektrony „płyną” wewnątrz drutu, w tym ruchu zwanym prądem elektrycznym. Generatorem jest każda maszyna, która zamienia energię na prąd elektryczny, ale niezależnie od źródła tej energii – czy to be energia węglowa, wodna lub wiatrowa – ostatecznym powodem generowania prądu elektrycznego jest ruch w polu magnetycznym pole.
Najprawdopodobniej widziałeś w jakiś sposób magnesy w działaniu – być może małe, prostokątne magnesy używane w domu i biurze do umieszczania interesujących przedmiotów na lodówkach. Specjalny rodzaj magnesu w kształcie walca, zwanego elektromagnesem, jest umieszczony wokół szeregu izolowanych cewek drutu przewodzącego (takiego jak drut miedziany), które są owinięte wokół centralnego wału. Każda z tych wielu cewek jest więc jak pierścień otaczający wał i ustawiony pod kątem prostym do osi wałka, podobnie jak stosunek opon do osi, która je utrzymuje. Gdy wał połączony z przewodami obraca się, generowany jest prąd, ponieważ cylindryczny elektromagnes znajduje się na zewnątrz przewodów nie obraca się wraz z nimi, ustanawiając w ten sposób ruch względny pomiędzy polem magnetycznym a ładunkami wewnątrz przewodzącego drut.
To samo stałoby się, gdyby źródło pola magnetycznego przesunęło się w pobliżu nieruchomego drutu lub przewodów. Nie ma znaczenia, który się porusza, magnes czy drut (lub oba), o ile istnieje między nimi względny, ciągły ruch.
Generator elektryczny: dlaczego?
Dlaczego ciągłe wytwarzanie energii elektrycznej jest zawsze problemem? Dlaczego wiesz, że twoje życie zostanie przerwane i prawdopodobnie zakłócone, jeśli „moc zgaśnie” na dłużej niż dzień? Prosta odpowiedź brzmi, że chociaż ludzie mogą przechowywać ogromne ilości paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny i ropa, do wykorzystania w sytuacjach awaryjnych, nie ma dobrego sposobu na przechowywanie dużych ilości energii elektrycznej. Całkiem prawdopodobne, że masz wersję najlepszej ludzkiej próby przechowywania elektryczności w zasięgu ręki, którą jest bateria. Ale chociaż baterie, podobnie jak wszystko inne w świecie technologii, z biegiem czasu stały się silniejsze i trwalsze, są skrajnie ograniczone pod względem zdolności do podtrzymania tego rodzaju ogromnych napięć wyjściowych wymaganych do zasilania całych miast i nowoczesnych gospodarki.
W związku z brakiem niezawodnego sposobu przechowywania energii elektrycznej we współczesnym świecie zawsze muszą istnieć sposoby jej wytwarzania z surowców. Dlatego większość firm, w zależności od ich charakteru, ma zapasowe generatory na wypadek przerwania dostaw energii z otaczającego miasta. Podczas gdy sklep z kartami baseballowymi, który traci moc na godzinę, może nie być katastrofalny, rozważ skutki na oddziale intensywnej terapii w szpitalu jednostka, w której maszyny zasilane energią elektryczną dosłownie utrzymują ludzi przy życiu poprzez oddychanie dla nich i innych ważnych Funkcje.
Fizyka elektryczności
Wyobraź sobie dwa duże magnesy w kształcie sześcianu umieszczone w odległości metra od siebie, jeden z biegunem południowym skierowanym w stronę północnego drugiego, tworząc w ten sposób silne, addytywne pole magnetyczne między nimi. To pole jest skierowane w stronę bieguna północnego i, jeśli końce magnesów są idealnie pionowe, w w stosunku do podłogi kierunek pola magnetycznego jest równoległy do podłogi, jak stos niewidzialnych dywany. Jeśli drut przewodzący stojący prosto do góry zostanie przesunięty przez przestrzeń między magnesami i pozostanie dokładnie 0,5 metrów od każdego, ruch drutu jest prostopadły do pola magnetycznego, a prąd jest generowany wzdłuż drut. Pole magnetyczne, ruch drutu i kierunek prądu (i samego drutu) są zatem wzajemnie prostopadłe.
Ważnym wnioskiem z tego jest to, że ten układ drutu magnetycznego jest idealnie skonfigurowany, aby generować stały dopływ energii elektrycznej, o ile wał centralny nadal działa. obracać, przesuwając przewody zwinięte wewnątrz magnesu cylindrycznego w taki sposób, aby zapewnić stały przepływ prądu przez przewody i do maszyny zewnętrznej, domowej lub całej mocy krata. Sztuczka polega oczywiście na dostarczeniu mocy do obracania się wału. Inżynierowie wyprodukowali różne rodzaje generatorów, które wykorzystują różne źródła zasilania.
Rodzaje generatorów
Generatory elektryczne można podzielić na generatory cieplne, które wykorzystują ciepło do wytwarzania energii elektrycznej oraz generatory kinetyczne, które wykorzystują energię ruchu do wytwarzania energii elektrycznej. (Zauważ, że ciepło, praca i energia mają te same jednostki – zwykle dżule lub ich wielokrotność, ale czasami kalorie, ergy lub brytyjskie jednostki termiczne [BTU]. Moc to energia na jednostkę czasu i zazwyczaj jest wyrażona w watach lub koniach mechanicznych).
Generatory termiczne: Generatory na paliwa kopalne są standardem przemysłowym i są zasilane spalaniem węgla, ropy naftowej lub gazu ziemnego. Te paliwa są obfite, ale ograniczone, i powodują wiele problemów środowiskowych i zdrowotnych, które skłoniły ludzkość do znalezienia alternatyw. Kogeneracja Polega ona na doprowadzeniu pary odpadowej z tego rodzaju zakładów do klientów, którzy wykorzystują tę parę do swoich własnych mniejszych generatorów. Energia atomowa jest ujarzmienie energii uwalnianej podczas rozszczepienia jądrowego, „czysty”, ale kontrowersyjny proces. Gazu ziemnego generatory wytwarzają energię elektryczną bez wytwarzania pary i mogą być połączone z wytwarzaniem pary. Biomasa rośliny, w których jako paliwo wykorzystywane są nietradycyjne przedmioty (takie jak drewno czy materia roślinna), nabrały rozpędu na początku XXI wieku.
Kinetycznygeneratory: Dwa główne rodzaje kinetycznych generatorów energii elektrycznej to elektrownie wodne i energia wiatrowa (lub turbiny wiatrowe). Elektrownie wodne polegać na przepływie wody, aby obracać wałki wewnątrz generatorów. Ponieważ niewiele rzek płynie w ciągu roku ze stałą prędkością, większość z tych obiektów obejmuje sztuczne jeziora utworzone przez tamy (takie jak jezioro Miód pitny w południowej Nevadzie i północnej Arizonie, utworzony przez Zaporę Hoovera), aby przepływ przez turbiny mógł być sztucznie manipulowany zgodnie z obszarem wymagania. Moc wiatru ma tę zaletę, że nie zakłóca lokalnego terenu i dzikiej przyrody w taki sam sposób, jak robią to sztuczne jeziora, ale powietrza jest dużo mniej wydajna niż woda w generowaniu energii, a także niesie ze sobą problem różnych poziomów i prędkości wiatr. Podczas gdy „farmy wiatrakowe” mogą obejmować wiele połączonych ze sobą turbin, aby stworzyć pewien poziom moc, energia wiatru wystarczająca do dostarczenia energii elektrycznej do dużych społeczności nie była jeszcze możliwa do wykonania od 2018.