Как преобразовать механическую энергию в электрическую

Батарея преобразует химическую энергию в электричество, а солнечный элемент производит электричество из энергия солнца, но если вы хотите производить электричество из механической энергии, вам нужна индукционная генератор. Эти генераторы могут быть достаточно маленькими, чтобы приводить в действие фонарик в стиле заводной рукоятки, или достаточно большими, чтобы заряжать энергией целые города, но все работают над принципом электромагнитной индукции, открытым Майклом Фарадеем, английским физиком XIX века и изобретатель. Сегодня индукционные генераторы, работающие на различных видах топлива, обеспечивают электроэнергией большую часть населения мира.

Индукционный эксперимент Фарадея, вероятно, один из самых важных в физике, и он был относительно простым. Он намотал кусок токопроводящей проволоки вокруг круглого сердечника и соединил провод до метра. Он обнаружил, что перемещение магнита через центр круга вызывает протекание тока в проводе. Ток прекратился, когда он перестал двигать магнит, и он потек в противоположном направлении, когда он изменил направление магнита. Позже он сформулировал закон электромагнитной индукции, ныне известный как закон Фарадея, который связывает сила тока зависит от величины изменения магнитного поля, также известного как магнитное поток. Сила магнита, количество витков вокруг сердечника и характеристики проводящего провода - все это влияет на расчеты реальных генераторов.

Независимо от того, расположены ли они внутри бытового генератора, вашего автомобиля или атомной электростанции, генераторы, как правило, обладают одними и теми же функциями. Они включают ротор с полым сердечником, который вращается вокруг статора. Статор обычно представляет собой мощный магнит, а катушки, переносящие электричество, намотаны вокруг ротора. В некоторых генераторах катушки намотаны вокруг статора, а ротор намагничен. Это не имеет значения. В любом случае электричество будет течь.

Ротор должен вращаться, чтобы течь электричество, и здесь на помощь приходит механическая энергия. Крупные генераторы используют различные виды топлива и природные процессы для получения этой энергии. При каждом повороте ротора ток останавливается, меняет направление, снова останавливается и возвращается в прямом направлении. Этот тип электричества называется переменным током, и количество раз, которое он меняет направление в секунду, является важной характеристикой.

Ротор в большинстве генераторов соединен с турбиной, а на многих электростанциях турбина приводится в действие паром. Энергия необходима для нагрева воды для производства этого пара, и эта энергия может быть получена из ископаемых видов топлива, таких как уголь и природный газ, биомасса или ядерное деление. Топливо также может поступать из природных источников, таких как геотермальная энергия - естественное тепло, исходящее из глубины земли. Гидроэлектрические генераторы питаются от энергии водопада. Первый в мире гидроэлектрический генератор, разработанный Николой Тесла и построенный Джорджем Вестингаузом, расположен у Ниагарского водопада. Он вырабатывает около 4,9 миллиона киловатт электроэнергии, чего достаточно для 3,8 миллиона домов.

Создать генератор очень просто. Возможны многие конструкции, но одна из самых простых состоит из неподвижной катушки и вращающегося магнита. Проволока наматывается на гвоздь, обтянутый изоляционной лентой, а магнит может быть простой подковообразной формы. Когда вы просверливаете отверстие в основании магнита, вставьте плотно прилегающий вал и прикрепите вал к сверлу, вы можете произвести достаточно электричества, чтобы зажечь лампочку, просто включив дрель, чтобы магнит вращался вокруг катушка.