Contenuto
- Come funziona l'induzione
- Come i generatori usano l'induzione
- Tipi di carburante
- Crea il tuo generatore
Una batteria converte l'energia chimica in elettricità e una cella solare produce elettricità dall'energia solare, ma se si desidera produrre elettricità dall'energia meccanica, è necessario un generatore di induzione. Questi generatori possono essere abbastanza piccoli da alimentare una torcia a manovella o abbastanza grandi da alimentare intere città, ma tutti lavorano sul principio dell'induzione elettromagnetica, scoperto da Michael Faraday, il fisico e inventore inglese del XIX secolo. Oggi, i generatori di induzione alimentati da una varietà di carburanti forniscono elettricità per la maggior parte della popolazione mondiale.
Come funziona l'induzione
L'esperimento di induzione di Faradays è probabilmente uno dei più importanti in fisica ed è stato relativamente semplice. Ha arrotolato una lunghezza di filo conduttivo attorno a un nucleo circolare e ha collegato il filo a un metro. Scoprì che spostare un magnete attraverso il centro del cerchio causava il flusso di corrente nel filo. La corrente si fermò quando smise di muovere il magnete e fluì nella direzione opposta quando invertì la direzione del magnete. In seguito ha formulato la legge dell'induzione elettromagnetica, ora nota come Legge di Faradays, che ha correlato la forza della corrente con l'entità del cambiamento del campo magnetico, noto anche come flusso magnetico. La forza del magnete, il numero di bobine attorno al nucleo e le caratteristiche del filo conduttore influenzano tutti i calcoli per i generatori del mondo reale.
Come i generatori usano l'induzione
Sia che si trovi all'interno di un generatore di servizi domestici, della tua auto o di una centrale nucleare, i generatori incorporano generalmente le stesse caratteristiche. Includono un rotore con un nucleo cavo che ruota attorno a uno statore. Lo statore è in genere un potente magnete, mentre le bobine che trasportano elettricità sono avvolte attorno al rotore. In alcuni generatori, le bobine sono avvolte attorno allo statore e il rotore è magnetizzato. Non importa. In entrambi i casi, l'elettricità scorrerà.
Il rotore deve girare per far fluire l'elettricità, ed è qui che entra l'energia meccanica. I generatori su larga scala sfruttano una varietà di combustibili e processi naturali per questa energia. Ad ogni rotazione del rotore, il flusso corrente si arresta, si inverte, si arresta di nuovo e ritorna in avanti. Questo tipo di elettricità si chiama corrente alternata e il numero di volte che cambia direzione in un secondo è una caratteristica importante.
Tipi di carburante
Il rotore nella maggior parte dei generatori è collegato a una turbina e in molti impianti di generazione la turbina è azionata a vapore. L'energia è necessaria per riscaldare l'acqua per produrre questo vapore e quell'energia può essere fornita da combustibili fossili, come carbone e gas naturale, biomassa o fissione nucleare. Il combustibile può anche provenire da fonti naturali, come l'energia geotermica, il calore naturale che emana dalle profondità del terreno. I generatori idroelettrici sono alimentati dall'energia di una cascata. Il primo generatore idroelettrico al mondo, progettato da Nikola Tesla e costruito da George Westinghouse, si trova alle Cascate del Niagara. Genera circa 4,9 milioni di chilowatt di energia, sufficiente per 3,8 milioni di case.
Crea il tuo generatore
È molto facile costruire un generatore. Sono possibili molti progetti, ma uno dei più semplici è costituito da una bobina fissa e un magnete rotante. I fili sono avvolti attorno a un chiodo ricoperto di nastro isolante e il magnete può essere un semplice ferro di cavallo. Quando si pratica un foro attraverso la base del magnete, si inserisce un albero a innesto stretto e si collega l'albero a un trapano, è possibile generare abbastanza elettricità per accendere una lampadina semplicemente azionando il trapano per far ruotare il magnete attorno alla bobina.