Inhoud
Een batterij zet chemische energie om in elektriciteit en een zonnecel produceert elektriciteit uit de zonne-energie, maar als u elektriciteit wilt produceren uit mechanische energie, hebt u een inductiegenerator nodig. Deze generatoren kunnen klein genoeg zijn om een zwengelachtige zaklamp aan te drijven of groot genoeg om hele steden van energie te voorzien, maar alle werken volgens het principe van elektromagnetische inductie, ontdekt door Michael Faraday, de 19e-eeuwse Engelse natuurkundige en uitvinder. Tegenwoordig leveren inductiegeneratoren die op verschillende brandstoffen werken elektriciteit voor het grootste deel van de wereldbevolking.
Hoe inductie werkt
Het inductie-experiment van Faradays is waarschijnlijk een van de belangrijkste in de natuurkunde, en het was relatief eenvoudig. Hij rolde een lengte geleidende draad rond een cirkelvormige kern en verbond de draad met een meter. Hij ontdekte dat het verplaatsen van een magneet door het midden van de cirkel ervoor zorgde dat er stroom in de draad vloeide. De stroom stopte toen hij stopte met het bewegen van de magneet en deze stroomde in de tegenovergestelde richting toen hij de richting van de magneet omkeerde. Hij formuleerde later de wet van elektromagnetische inductie, nu bekend als de wet van Faradays, die de sterkte van de stroom in verband bracht met de grootte van de verandering van het magnetische veld, ook bekend als magnetische flux. De sterkte van de magneet, het aantal spoelen rond de kern en de kenmerken van de geleidende draad hebben allemaal invloed op berekeningen voor generatoren in de echte wereld.
Hoe generatoren inductie gebruiken
Of het nu in een huishoudelijke utiliteitsgenerator, uw auto of een kerncentrale is, generatoren hebben over het algemeen dezelfde functies. Ze omvatten een rotor met een holle kern die rond een stator roteert. De stator is meestal een krachtige magneet, terwijl de spoelen die elektriciteit vervoeren rond de rotor worden gewikkeld. In sommige generatoren worden de spoelen rond de stator gewikkeld en wordt de rotor gemagnetiseerd. Het maakt niet uit. Hoe dan ook, elektriciteit zal stromen.
De rotor moet draaien om elektriciteit te laten stromen, en dat is waar de input van mechanische energie binnenkomt. Grootschalige generatoren tappen een verscheidenheid aan brandstoffen en natuurlijke processen voor deze energie. Bij elke rotatie van de rotor stopt de stroom, keert terug, stopt weer en keert terug naar de voorwaartse richting. Dit type elektriciteit wordt wisselstroom genoemd en het aantal keren dat het in een seconde van richting verandert, is een belangrijk kenmerk.
Soorten brandstof
De rotor is in de meeste generatoren verbonden met een turbine en in veel productie-installaties wordt de turbine met stoom aangedreven. Energie is nodig om water te verwarmen om deze stoom te produceren en die energie kan worden geleverd door fossiele brandstoffen, zoals steenkool en aardgas, biomassa of kernsplijting. De brandstof kan ook afkomstig zijn van natuurlijke bronnen, zoals aardwarmte - natuurlijke warmte die diep uit de grond komt. Waterkrachtcentrales worden aangedreven door de energie van een waterval. 'S Werelds eerste hydro-elektrische generator, ontworpen door Nikola Tesla en gebouwd door George Westinghouse, bevindt zich in Niagara Falls. Het genereert ongeveer 4,9 miljoen kilowatt vermogen, genoeg voor 3,8 miljoen huizen.
Uw eigen generator maken
Het is heel eenvoudig om een generator te bouwen. Veel ontwerpen zijn mogelijk, maar een van de gemakkelijkste bestaat uit een stationaire spoel en een roterende magneet. De draden zijn gewikkeld rond een nagel bedekt met beledigende tape, en de magneet kan een eenvoudige hoefijzervormige zijn. Wanneer u een gat door de basis van de magneet boort, een nauwsluitende as plaatst en de as aan een boor bevestigt, kunt u voldoende elektriciteit genereren om een gloeilamp aan te steken, gewoon door de boor te bedienen om de magneet rond de spoel te laten draaien.