Uma bateria converte energia química em eletricidade, e uma célula solar produz eletricidade a partir do energia do sol, mas se você quiser produzir eletricidade a partir da energia mecânica, você precisa de uma indução gerador. Esses geradores podem ser pequenos o suficiente para alimentar uma lanterna tipo manivela ou grandes o suficiente para energizar cidades inteiras, mas todos trabalho sobre o princípio da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday, o físico inglês do século 19 e inventor. Hoje, os geradores de indução que funcionam com uma variedade de combustíveis fornecem eletricidade para a maioria da população mundial.
Como funciona a indução
O experimento de indução de Faraday é provavelmente um dos mais importantes da física, e foi relativamente simples. Ele enrolou um pedaço de fio condutor em torno de um núcleo circular e conectou o fio a um medidor. Ele descobriu que mover um ímã através do centro do círculo fazia com que uma corrente fluísse no fio. A corrente parou quando ele parou de mover o ímã, e fluiu na direção oposta quando ele inverteu a direção do ímã. Mais tarde, ele formulou a lei da indução eletromagnética, agora conhecida como Lei de Faraday, que relacionava a força da corrente à magnitude da mudança do campo magnético, também conhecido como magnético fluxo. A força do ímã, o número de bobinas ao redor do núcleo e as características do fio condutor influenciam os cálculos para geradores do mundo real.
Como os geradores usam indução
Quer estejam localizados dentro de um gerador doméstico, em seu carro ou em uma usina nuclear, os geradores geralmente incorporam os mesmos recursos. Eles incluem um rotor com um núcleo oco que gira em torno de um estator. O estator é normalmente um ímã poderoso, enquanto as bobinas que transportam eletricidade são enroladas ao redor do rotor. Em alguns geradores, as bobinas são enroladas ao redor do estator e o rotor é magnetizado. Não importa. De qualquer maneira, a eletricidade fluirá.
O rotor precisa girar para que a eletricidade flua, e é aí que entra a entrada de energia mecânica. Os geradores em grande escala utilizam uma variedade de combustíveis e processos naturais para essa energia. A cada rotação do rotor, o fluxo de corrente para, reverte, para novamente e retorna para a direção para frente. Esse tipo de eletricidade é chamado de corrente alternada, e o número de vezes que ela muda de direção em um segundo é uma característica importante.
Tipos de Combustível
O rotor da maioria dos geradores é conectado a uma turbina e, em muitas usinas geradoras, a turbina é movida a vapor. A energia é necessária para aquecer a água para produzir esse vapor, e essa energia pode ser fornecida por combustíveis fósseis, como carvão e gás natural, biomassa ou fissão nuclear. O combustível também pode vir de fontes naturais, como a energia geotérmica - calor natural proveniente das profundezas do solo. Os geradores hidrelétricos são movidos pela energia de uma cachoeira. O primeiro gerador hidrelétrico do mundo, projetado por Nikola Tesla e construído por George Westinghouse, está localizado nas Cataratas do Niágara. Ele gera cerca de 4,9 milhões de quilowatts de energia, o suficiente para 3,8 milhões de residências.
Fazendo seu próprio gerador
É muito fácil construir um gerador. Muitos projetos são possíveis, mas um dos mais fáceis consiste em uma bobina estacionária e um ímã giratório. Os fios são enrolados em torno de um prego revestido com fita adesiva, e o ímã pode ter o formato de uma ferradura. Quando você faz um furo na base do ímã, insira um eixo de encaixe apertado e prenda o eixo a uma broca, você pode gerar eletricidade suficiente para acender uma lâmpada apenas operando a broca para fazer o ímã girar em torno do bobina.