Bateria zamienia energię chemiczną w energię elektryczną, a ogniwo słoneczne wytwarza energię elektryczną z energia słoneczna, ale jeśli chcesz wytwarzać prąd z energii mechanicznej, potrzebujesz indukcji generator. Generatory te mogą być wystarczająco małe, aby zasilać latarkę w stylu korby lub wystarczająco duże, aby zasilać całe miasta, ale wszystkie prace nad zasadą indukcji elektromagnetycznej, odkryte przez Michaela Faradaya, XIX-wiecznego fizyka angielskiego i wynalazca. Obecnie generatory indukcyjne zasilane różnymi paliwami dostarczają energię elektryczną większości ludności świata.
Jak działa indukcja
Eksperyment indukcyjny Faradaya jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych w fizyce i był stosunkowo prosty. Nawinął odcinek przewodzącego drutu wokół okrągłego rdzenia i połączył go z miernikiem. Odkrył, że przesunięcie magnesu przez środek koła powoduje przepływ prądu w przewodzie. Prąd ustał, gdy przestał poruszać magnesem, a płynął w przeciwnym kierunku, gdy odwrócił kierunek magnesu. Później sformułował prawo indukcji elektromagnetycznej, znane obecnie jako prawo Faradaya, które dotyczyło natężenie prądu do wielkości zmiany pola magnetycznego, zwanego również magnetycznym strumień. Siła magnesu, liczba cewek wokół rdzenia i charakterystyka drutu przewodzącego mają wpływ na obliczenia dla rzeczywistych generatorów.
Jak generatory wykorzystują indukcję
Niezależnie od tego, czy znajdują się w generatorze gospodarstwa domowego, samochodzie czy elektrowni jądrowej, generatory generalnie zawierają te same funkcje. Obejmują one wirnik z wydrążonym rdzeniem, który obraca się wokół stojana. Stojan jest zwykle silnym magnesem, podczas gdy cewki przenoszące prąd są owinięte wokół wirnika. W niektórych generatorach cewki są owinięte wokół stojana, a wirnik jest namagnesowany. To nie ma znaczenia. Tak czy inaczej, popłynie prąd.
Wirnik musi się obracać, aby prąd płynął, i tu właśnie pojawia się energia mechaniczna. Generatory na dużą skalę wykorzystują różne paliwa i procesy naturalne w celu uzyskania tej energii. Z każdym obrotem wirnika przepływ prądu zatrzymuje się, odwraca, ponownie zatrzymuje się i powraca do przodu. Ten rodzaj elektryczności nazywa się prądem przemiennym, a liczba zmian kierunku w ciągu sekundy jest ważną cechą.
Rodzaje paliwa
Wirnik w większości generatorów jest połączony z turbiną, aw wielu elektrowniach turbina jest napędzana parą. Energia jest potrzebna do podgrzania wody do produkcji tej pary, a energię tę można dostarczać z paliw kopalnych, takich jak węgiel i gaz ziemny, biomasa lub rozszczepienie jądrowe. Paliwo może również pochodzić z naturalnych źródeł, takich jak energia geotermalna – naturalne ciepło emanujące z głębi ziemi. Generatory hydroelektryczne zasilane są energią wodospadu. Pierwszy na świecie generator hydroelektryczny, zaprojektowany przez Nikolę Teslę i zbudowany przez George'a Westinghouse'a, znajduje się przy wodospadzie Niagara. Generuje około 4,9 miliona kilowatów mocy, co wystarcza na 3,8 miliona domów.
Tworzenie własnego generatora
Skonstruowanie generatora jest bardzo łatwe. Możliwych jest wiele konstrukcji, ale jeden z najprostszych składa się z nieruchomej cewki i obracającego się magnesu. Druty są nawinięte na gwóźdź pokryty taśmą obrażającą, a magnes może być prosty w kształcie podkowy. Kiedy wywiercisz otwór w podstawie magnesu, włóż ciasno pasujący trzon i przymocuj trzon do wiertarki, Możesz wygenerować wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zapalić żarówkę, po prostu obsługując wiertarkę, aby magnes obracał się wokół around cewka.