Quando um condutor é colocado em um campo magnético variável, os elétrons no condutor se movem, gerando uma corrente elétrica. Os ímãs produzem esses campos magnéticos e podem ser usados em várias configurações para gerar eletricidade. Dependendo do tipo de ímã usado, um gerador elétrico giratório pode ter ímãs colocados em locais diferentes e pode gerar eletricidade de maneiras diferentes. A maior parte da eletricidade em uso vem de geradores que usam campos magnéticos para produzir essa eletricidade.
TL; DR (muito longo; Não li)
Geradores elétricos giram bobinas de fios por meio de campos magnéticos criados por ímãs permanentes ou elétricos. Conforme as bobinas condutoras se movem através dos campos magnéticos, os elétrons nos fios se movem, criando uma corrente elétrica.
Usando magnetismo para criar eletricidade
Enquanto uma quantidade crescente de eletricidade é produzida por painéis solares e uma pequena quantidade é obtida de baterias, a maior parte da eletricidade vem de geradores que usam campos magnéticos para criar eletricidade. Esses geradores são feitos de bobinas de fio que são giradas por meio de campos magnéticos ou estacionários em torno de um eixo com ímãs giratórios. Em ambos os casos, as bobinas de fio são expostas a campos magnéticos variáveis criados pelos ímãs.
Os ímãs podem ser permanentes ou elétricos. Os ímãs permanentes são usados principalmente em pequenos geradores e têm a vantagem de não precisar de fonte de alimentação. Os ímãs elétricos são de ferro ou aço enrolado em arame. Quando a eletricidade passa pelo fio, o metal se torna magnético e cria um campo magnético.
As bobinas de fio dos geradores são condutores, e quando os elétrons nos fios são expostos a campos magnéticos variáveis, eles se movem, criando uma corrente elétrica nos fios. Os fios são conectados e a eletricidade sai da estação de energia e vai para casas e fábricas.
Tentando construir um gerador magnético perpétuo
Quando ímãs permanentes são usados em um gerador, basta girar o eixo do gerador para produzir eletricidade. Depois que esses geradores foram desenvolvidos pela primeira vez, as pessoas pensaram que poderiam fazer com que o gerador alimentasse um motor que, então, ligaria o gerador. Eles pensaram que se o motor e o gerador combinassem exatamente, eles poderiam construir uma fonte de energia magnética que funcionaria para sempre como uma máquina de movimento perpétuo.
Infelizmente, não funcionou. Embora tais geradores e motores sejam muito eficientes, eles ainda apresentam perdas elétricas na resistência dos fios, além de atrito nos mancais do eixo. Mesmo quando as pessoas que faziam os experimentos faziam com que a unidade gerador-motor funcionasse por um tempo, eventualmente ela parava por causa das perdas e do atrito.
Como funciona um gerador de usina típica
Grandes usinas de energia têm grandes geradores do tamanho de uma sala que produzem eletricidade usando campos magnéticos de ímãs elétricos. Normalmente, os ímãs elétricos são montados em um eixo e são conectados à fonte de alimentação elétrica. Quando a eletricidade é ligada, os ímãs elétricos criam campos magnéticos poderosos. Bobinas de arame são montadas ao redor do eixo. Conforme o eixo com os ímãs gira, as bobinas de fio são expostas a campos magnéticos variáveis e uma corrente elétrica é gerada nos fios.
Muitos métodos diferentes podem ser usados para fazer os eixos dos geradores girarem e produzirem eletricidade. Em turbinas eólicas, a hélice gira o eixo. No carvão e nas usinas nucleares, o calor da queima do carvão ou da reação nuclear cria vapor para fazer funcionar uma turbina que aciona o gerador. Em usinas movidas a gás natural, uma turbina a gás faz o mesmo trabalho. As usinas precisam de uma fonte de energia que faça girar o eixo do gerador e, então, os ímãs podem produzir os campos magnéticos que geram eletricidade.