Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργεί η επαγωγή
- Πώς χρησιμοποιούν οι γεννήτριες επαγωγή
- Τύποι καυσίμων
- Δημιουργώντας τη δική σας γεννήτρια
Μια μπαταρία μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και ένα ηλιακό κύτταρο παράγει ηλεκτρική ενέργεια από την ηλιακή ενέργεια, αλλά εάν θέλετε να παράγετε ηλεκτρική ενέργεια από μηχανική ενέργεια, χρειάζεστε μια γεννήτρια επαγωγής. Αυτές οι γεννήτριες μπορεί να είναι αρκετά μικρές για να τροφοδοτήσουν έναν φαναριού τύπου στροφάλου ή αρκετά μεγάλο για να ενεργοποιήσουν ολόκληρες πόλεις, αλλά όλες δουλεύουν με την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday, τον αγγλικό φυσικό και εφευρέτη του 19ου αιώνα. Σήμερα, οι γεννήτριες επαγωγής που λειτουργούν σε διάφορα καύσιμα προμηθεύουν ηλεκτρισμό για τον μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού.
Πώς λειτουργεί η επαγωγή
Το πείραμα διέγερσης Faradays είναι ίσως ένα από τα πιο σημαντικά στη φυσική, και ήταν σχετικά απλό. Αυτός περιέλιξε ένα μήκος αγώγιμου σύρματος γύρω από έναν κυκλικό πυρήνα και συνέδεσε το σύρμα με ένα μετρητή. Βρήκε ότι η μετακίνηση ενός μαγνήτη μέσα από το κέντρο του κύκλου προκάλεσε ρεύμα να ρέει στο σύρμα. Το ρεύμα σταμάτησε όταν σταμάτησε να κινεί το μαγνήτη και έτρεχε προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν αντιστρέψει την κατεύθυνση του μαγνήτη. Στη συνέχεια διατύπωσε τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, γνωστού τώρα ως νόμος Faradays, ο οποίος συσχετίζει τη δύναμη του ρεύματος με το μέγεθος της αλλαγής του μαγνητικού πεδίου, γνωστό και ως μαγνητική ροή. Η ισχύς του μαγνήτη, ο αριθμός των σπειρών γύρω από τον πυρήνα και τα χαρακτηριστικά του αγώγιμου σύρματος επηρεάζουν όλους τους υπολογισμούς για τις πραγματικές γεννήτριες.
Πώς χρησιμοποιούν οι γεννήτριες επαγωγή
Είτε βρίσκεστε μέσα σε μια γεννήτρια οικιακής χρησιμότητας, το αυτοκίνητό σας ή ένα πυρηνικό εργοστάσιο, οι γεννήτριες ενσωματώνουν γενικά τα ίδια χαρακτηριστικά. Περιλαμβάνουν έναν δρομέα με έναν κοίλο πυρήνα που περιστρέφεται γύρω από έναν στάτορα. Ο στάτορας είναι συνήθως ένας ισχυρός μαγνήτης, ενώ οι ρόλοι που μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα είναι τυλιγμένοι γύρω από τον ρότορα. Σε μερικές γεννήτριες, τα πηνία τυλίγονται γύρω από τον στάτορα και ο ρότορας μαγνητίζεται. Δεν έχει σημασία. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η ηλεκτρική ενέργεια θα ρέει.
Ο ρότορας πρέπει να περιστρέφεται για να ρεύσει η ηλεκτρική ενέργεια και εκεί όπου εισέρχεται η εισροή μηχανικής ενέργειας. Οι γεννήτριες μεγάλης κλίμακας τροφοδοτούν μια ποικιλία καυσίμων και φυσικές διεργασίες για αυτήν την ενέργεια. Με κάθε περιστροφή του δρομέα, η ροή ρεύματος σταματάει, αναστρέφεται, σταματά ξανά και επιστρέφει στην προς τα εμπρός κατεύθυνση. Αυτός ο τύπος ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται εναλλασσόμενο ρεύμα και ο αριθμός των φορών που αλλάζει κατεύθυνση σε ένα δευτερόλεπτο είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό.
Τύποι καυσίμων
Ο ρότορας στις περισσότερες γεννήτριες συνδέεται με έναν στρόβιλο και σε πολλές μονάδες παραγωγής, ο στρόβιλος είναι ατμοκίνητος. Απαιτείται ενέργεια για τη θέρμανση του ύδατος για την παραγωγή αυτού του ατμού και η ενέργεια μπορεί να τροφοδοτείται από ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας και το φυσικό αέριο, η βιομάζα ή η πυρηνική σχάση. Το καύσιμο μπορεί επίσης να προέρχεται από φυσικές πηγές, όπως η γεωθερμική ενέργεια - φυσική θερμότητα που προέρχεται από βαθιά μέσα στο έδαφος. Οι υδροηλεκτρικές γεννήτριες τροφοδοτούνται από την ενέργεια ενός καταρράκτη. Η πρώτη παγκόσμια υδροηλεκτρική γεννήτρια, που σχεδιάστηκε από τον Nikola Tesla και κατασκευάστηκε από τον George Westinghouse, βρίσκεται στο Niagara Falls. Δημιουργεί περίπου 4,9 εκατομμύρια κιλοβάτ εξουσίας, αρκετά για 3,8 εκατομμύρια σπίτια.
Δημιουργώντας τη δική σας γεννήτρια
Είναι πολύ εύκολο να κατασκευάσει μια γεννήτρια. Πολλά σχέδια είναι δυνατά, αλλά ένα από τα ευκολότερα αποτελείται από ένα σταθερό πηνίο και έναν περιστρεφόμενο μαγνήτη. Τα σύρματα είναι τυλιγμένα γύρω από ένα καρφί που είναι επικαλυμμένο με ταινία προσβολής και ο μαγνήτης μπορεί να είναι απλός με πέταλο. Όταν τρυπάτε μια τρύπα μέσα από τη βάση του μαγνήτη, εισάγετε έναν σφιχτό άξονα και τοποθετήσετε τον άξονα σε ένα τρυπάνι, μπορείτε να παράγετε αρκετό ηλεκτρικό ρεύμα για να ανάψετε έναν λαμπτήρα μόνο με τη λειτουργία του τρυπανιού, ώστε ο μαγνήτης να περιστραφεί γύρω από το πηνίο.