Содержание
Батарея преобразует химическую энергию в электричество, а солнечный элемент вырабатывает электричество из солнечной энергии, но если вы хотите производить электричество из механической энергии, вам нужен индукционный генератор. Эти генераторы могут быть достаточно маленькими, чтобы питать фонарик коленчатого типа, или достаточно большими, чтобы питать целые города, но все они работают по принципу электромагнитной индукции, обнаруженному Майклом Фарадеем, английским физиком и изобретателем 19-го века. Сегодня асинхронные генераторы, работающие на различных видах топлива, снабжают электроэнергией большую часть населения мира.
Как работает индукция
Индукционный эксперимент Фарадея, вероятно, является одним из самых важных в физике, и он был относительно простым. Он обмотал кусок проводящего провода вокруг круглого сердечника и подключил провод к метру. Он обнаружил, что перемещение магнита через центр круга вызывает ток в проводе. Ток прекратился, когда он прекратил движение магнита, и пошел в противоположном направлении, когда он изменил направление магнита. Позже он сформулировал закон электромагнитной индукции, теперь известный как закон Фарадея, который связывал силу тока с величиной изменения магнитного поля, также известного как магнитный поток. Сила магнита, количество катушек вокруг сердечника и характеристики проводящего провода влияют на расчеты для генераторов реального мира.
Как генераторы используют индукцию
Находятся ли они внутри бытового коммунального генератора, вашего автомобиля или атомной электростанции, генераторы, как правило, имеют одинаковые характеристики. Они включают в себя ротор с полым сердечником, который вращается вокруг статора. Статор обычно представляет собой мощный магнит, в то время как катушки, которые несут 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 электричество могло течь, и именно здесь вводится механическая энергия. Крупные генераторы используют различные виды топлива и естественные процессы для получения этой энергии. При каждом вращении ротора поток тока останавливается, изменяется на противоположный, снова останавливается и возвращается в прямое направление. Этот тип электричества называется переменным током, и количество раз, когда оно меняет направление в секунду, является важной характеристикой.
Типы Топлива
Ротор в большинстве генераторов соединен с турбиной, а на многих генерирующих установках турбина приводится в движение паром. Энергия необходима для нагрева воды для производства этого пара, и эта энергия может поставляться ископаемым топливом, таким 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 Теслой и построенный Джорджем Вестингаузом, расположен на Ниагарском водопаде. Он генерирует около 4,9 миллиона киловатт электроэнергии, что достаточно для 3,8 миллиона домов.
Создание собственного генератора
Его очень легко построить генератор. Возможны многие конструкции, но одна из самых простых состоит из неподвижной катушки и вращающегося магнита. Провода намотаны на гвоздь, покрытый оскорбительной лентой, а магнит может быть простым в форме подковы. Когда вы просверлите отверстие в основании магнита, вставите плотно прилегающий вал и прикрепите вал к сверлу, вы можете выработать достаточно электричества, чтобы зажечь лампочку, просто задействовав сверло, чтобы магнит вращался вокруг катушки.