Batéria premieňa chemickú energiu na elektrinu a solárny článok vyrába elektrinu z slnečná energia, ale ak chcete vyrábať elektrinu z mechanickej energie, potrebujete indukciu generátor. Tieto generátory môžu byť dostatočne malé na napájanie baterky v štýle kľuky alebo dostatočne veľké na to, aby napájali celé mestá, ale všetky práce na princípe elektromagnetickej indukcie, ktoré objavili Michael Faraday, anglický fyzik z 19. storočia a vynálezca. Indukčné generátory pracujúce na rôznych palivách dnes dodávajú elektrinu pre väčšinu obyvateľov sveta.
Ako funguje indukcia
Faradayov indukčný experiment je pravdepodobne jedným z najdôležitejších vo fyzike a bol to pomerne jednoduchý pokus. Navinul dĺžku vodivého drôtu okolo kruhového jadra a pripojil drôt k meraču. Zistil, že pohyb magnetu stredom kruhu spôsobil, že v drôte tiekol prúd. Prúd sa zastavil, keď prestal hýbať magnetom, a ten prúdil opačným smerom, keď obrátil smer magnetu. Neskôr formuloval zákon elektromagnetickej indukcie, ktorý je v súčasnosti známy ako Faradayov zákon, a ktorý sa vzťahoval na sila prúdu na veľkosť zmeny magnetického poľa, známa tiež ako magnetické tok. Sila magnetu, počet cievok okolo jadra a vlastnosti vodivého drôtu - to všetko ovplyvňuje výpočty pre generátory v reálnom svete.
Ako generátory používajú indukciu
Či už sa nachádzajú v generátore pre domácnosť, vo vašom automobile alebo v jadrovej elektrárni, generátory všeobecne obsahujú rovnaké vlastnosti. Zahŕňajú rotor s dutým jadrom, ktoré sa otáča okolo statora. Stator je zvyčajne silný magnet, zatiaľ čo cievky prenášajúce elektrinu sú navinuté okolo rotora. V niektorých generátoroch sú cievky navinuté okolo statora a rotor je magnetizovaný. To je jedno. Či tak alebo onak, elektrina bude prúdiť.
Aby mohol prúdiť elektrický prúd, musí sa rotor točiť, a práve tam vstupuje vstup mechanickej energie. Veľké generátory využívajú túto energiu na rôzne palivá a prírodné procesy. Pri každom otočení rotora sa prietok prúdu zastaví, obráti, opäť zastaví a vráti sa do smeru vpred. Tento typ elektriny sa nazýva striedavý prúd a dôležitou charakteristikou je to, koľkokrát za sekundu zmení smer.
Druhy paliva
Rotor je vo väčšine generátorov pripojený k turbíne a v mnohých výrobných zariadeniach je turbína poháňaná parou. Na ohrev vody na výrobu tejto pary je potrebná energia a túto energiu je možné dodávať prostredníctvom fosílnych palív, ako je uhlie a zemný plyn, biomasa alebo jadrové štiepenie. Palivo môže tiež pochádzať z prírodných zdrojov, napríklad z geotermálnej energie - prírodného tepla vychádzajúceho hlboko v zemi. Hydroelektrické generátory sú napájané energiou vodopádu. Prvý vodný generátor na svete, ktorý navrhol Nikola Tesla a postavil ho George Westinghouse, sa nachádza pri Niagarských vodopádoch. Generuje asi 4,9 milióna kilowattov energie, čo je dosť pre 3,8 milióna domácností.
Vytvorenie vlastného generátora
Je veľmi ľahké skonštruovať generátor. Je možných veľa prevedení, ale jeden z najjednoduchších pozostáva zo stacionárnej cievky a rotujúceho magnetu. Drôty sú navinuté okolo klinca potiahnutého urážlivou páskou a magnet môže byť jednoduchý v tvare podkovy. Keď vyvŕtate dieru cez základňu magnetu, vložte tesne priliehajúci hriadeľ a pripevnite hriadeľ k vrtáku, môžete vytvoriť dostatok elektriny na osvetlenie žiarovky iba pomocou vŕtačky, aby sa magnet otáčal okolo cievka.