วิธีการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

แบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมีเป็นไฟฟ้า และเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าจาก electricity พลังงานของดวงอาทิตย์ แต่ถ้าคุณต้องการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานกล คุณต้องมีการเหนี่ยวนำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กพอที่จะจ่ายไฟให้กับไฟฉายแบบข้อเหวี่ยงหรือใหญ่พอที่จะเติมพลังให้กับทั้งเมืองได้ แต่ทั้งหมด ทำงานบนหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ค้นพบโดย Michael Faraday นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษในคริสต์ศตวรรษที่ 19 และ นักประดิษฐ์ ทุกวันนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำที่ใช้เชื้อเพลิงหลากหลายประเภทจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับประชากรส่วนใหญ่ของโลก

การทดลองเหนี่ยวนำของฟาราเดย์อาจเป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดในวิชาฟิสิกส์ และมันก็ค่อนข้างง่าย เขาพันลวดนำไฟฟ้าตามยาวรอบแกนวงกลมและต่อลวดเข้ากับมิเตอร์ เขาพบว่าการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กผ่านจุดศูนย์กลางของวงกลมทำให้กระแสไหลในเส้นลวด กระแสหยุดเมื่อเขาหยุดเคลื่อนที่แม่เหล็ก และไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเขากลับทิศทางของแม่เหล็ก ต่อมาเขาได้กำหนดกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อกฎของฟาราเดย์ซึ่งเกี่ยวข้องกับ ความแรงของกระแสต่อขนาดของการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กหรือที่เรียกว่าแม่เหล็ก ฟลักซ์ ความแข็งแรงของแม่เหล็ก จำนวนขดลวดรอบแกนกลาง และลักษณะของเส้นลวดนำไฟฟ้าล้วนมีอิทธิพลต่อการคำนวณสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโลกแห่งความเป็นจริง

ไม่ว่าจะอยู่ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในครัวเรือน รถยนต์ของคุณ หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยทั่วไปเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะรวมเอาคุณสมบัติเดียวกัน ประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีแกนกลวงที่หมุนรอบสเตเตอร์ สเตเตอร์มักจะเป็นแม่เหล็กที่ทรงพลัง ในขณะที่คอยล์ที่นำไฟฟ้านั้นพันรอบโรเตอร์ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางเครื่อง ขดลวดจะพันรอบสเตเตอร์และโรเตอร์จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก มันไม่สำคัญ ทั้งสองวิธีไฟฟ้าจะไหล

โรเตอร์ต้องหมุนเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้า และนั่นคือที่มาของพลังงานกลป้อนเข้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ใช้เชื้อเพลิงและกระบวนการทางธรรมชาติที่หลากหลายสำหรับพลังงานนี้ ด้วยการหมุนของโรเตอร์แต่ละครั้ง กระแสจะหยุด ย้อนกลับ หยุดอีกครั้ง และกลับสู่ทิศทางไปข้างหน้า ไฟฟ้าประเภทนี้เรียกว่ากระแสสลับ และจำนวนครั้งที่เปลี่ยนทิศทางในไม่กี่วินาทีเป็นลักษณะสำคัญ

โรเตอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับกังหัน และในโรงผลิตหลายแห่ง กังหันไอน้ำขับเคลื่อนด้วย จำเป็นต้องใช้พลังงานในการต้มน้ำร้อนเพื่อผลิตไอน้ำนี้ และพลังงานนั้นสามารถจัดหาได้ด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ ชีวมวล หรือนิวเคลียร์ฟิชชัน เชื้อเพลิงยังสามารถมาจากแหล่งธรรมชาติ เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ ซึ่งเป็นความร้อนตามธรรมชาติที่เล็ดลอดออกมาจากพื้นดิน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำใช้พลังงานจากน้ำตก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำเครื่องแรกของโลก ออกแบบโดย Nikola Tesla และสร้างโดย George Westinghouse ตั้งอยู่ที่น้ำตกไนแองการ่า ผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 4.9 ล้านกิโลวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับบ้าน 3.8 ล้านหลัง

มันง่ายมากที่จะสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การออกแบบหลายอย่างเป็นไปได้ แต่วิธีที่ง่ายที่สุดคือขดลวดอยู่กับที่และแม่เหล็กหมุน ลวดพันรอบตะปูที่เคลือบด้วยเทปที่ดูถูก และแม่เหล็กสามารถเป็นแบบเกือกม้าธรรมดาได้ เมื่อคุณเจาะรูผ่านฐานของแม่เหล็ก ให้ใส่ก้านที่กระชับและติดก้านเข้ากับสว่าน คุณสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับหลอดไฟเพียงแค่ใช้สว่านเพื่อให้แม่เหล็กหมุนไปรอบๆ ม้วน.