Sadržaj
Baterija pretvara kemijsku energiju u električnu energiju, a solarna ćelija proizvodi električnu energiju iz sunčeve energije, ali ako želite proizvoditi električnu energiju iz mehaničke energije, potreban vam je indukcijski generator. Ti generatori mogu biti dovoljno mali da pokrenu svjetiljku u obliku radilice ili dovoljno veliki da mogu napajati čitave gradove, ali svi rade na principu elektromagnetske indukcije, otkrio ih je Michael Faraday, engleski fizičar i izumitelj iz 19. stoljeća. Danas indukcijski generatori koji rade na raznim gorivima opskrbljuju električnom energijom većinu svjetske populacije.
Kako djeluje indukcija
Faradayev indukcijski eksperiment vjerojatno je jedan od najvažnijih u fizici, a bio je i relativno jednostavan. Zavojio je duljinu vodljive žice oko kružne jezgre i žicu povezao s metrom. Otkrio je da je pomicanje magneta kroz središte kruga dovelo do struje u žici. Struja se zaustavila kad je prestao pomicati magnet, a tekla je u suprotnom smjeru kad je preokrenuo smjer magneta. Kasnije je formulirao zakon elektromagnetske indukcije, danas poznat kao Faradaysov zakon, koji je jačinu struje povezao s veličinom promjene magnetskog polja, poznatog i kao magnetski tok. Jačina magneta, broj zavojnica oko jezgre i karakteristike provodne žice utječu na izračun stvarnih generatora.
Kako generatori koriste indukciju
Bez obzira na to nalaze li se unutar generatora kućanskih komunalnih uređaja, vašeg automobila ili nuklearne elektrane, generatori obično sadrže iste značajke. Uključuju rotor sa šupljom jezgrom koji se okreće oko statora. Stator je obično moćan magnet, dok su zavojnice koje nose električnu energiju namotane oko rotora. U nekim su generatorima zavojnice namotane oko statora, a rotor se magnetizira. Nema veze. Bilo kako bilo, struja će teći.
Rotor se mora vrtjeti kako bi struja tekla i tu dolazi do unosa mehaničke energije. Generatori velikih razmjera koriste razne vrste goriva i prirodne procese za tu energiju. Svakim okretanjem rotora tekući tok se zaustavlja, preokreće, ponovo zaustavlja i vraća se u smjeru prema naprijed. Ova vrsta električne energije naziva se izmjeničnom strujom, a važnost je koliko puta u sekundi promijeni smjer.
Vrste goriva
Rotor je u većini agregata povezan s turbinom, a u mnogim postrojenjima za proizvodnju turbina se pokreće parom. Za zagrijavanje vode potrebna je energija za proizvodnju te pare, a ta energija može se opskrbiti fosilnim gorivima, poput ugljena i prirodnog plina, biomase ili nuklearne fisije. Gorivo može doći i iz prirodnih izvora, kao što je geotermalna energija - prirodna toplina koja proizlazi iz dubokog tla. Hidroelektrani se napajaju energijom vodopada. Prvi hidroelektrani na svijetu, koji je dizajnirao Nikola Tesla, a sagradio George Westinghouse, nalazi se kod slapova Niagara. Proizvodi oko 4,9 milijuna kilovata snage, dovoljno za 3,8 milijuna domova.
Izrada vlastitog generatora
Izgraditi generator je vrlo lako. Mnogi su dizajni mogući, ali jedan od najlakših sastoji se od nepomičnog zavojnice i rotirajućeg magneta. Žice su namotane oko nokta obloženog uvredljivom trakom, a magnet može biti jednostavan u obliku potkove. Kad izbušite rupu kroz bazu magneta, umetnete čvrsto prilijepljeno osovinu i pričvrstite osovinu na bušilicu, možete generirati dovoljno električne energije da biste žarulju zapalili samo rukovanjem bušilicom kako bi se magnet okretao oko zavojnice.