I dispositivi che funzionano a energia elettrica (telefoni, computer, lavastoviglie e macchine da caffè) vengono utilizzati quotidianamente e semplificano la nostra vita. L'elettricità è portata nelle nostre case con l'uso di generatori elettrici. I generatori elettrici moderni funzionano sulla stessa base del generatore inventato da Michael Faraday nel 1831. I generatori più comunemente usati sono generatori di corrente alternata (alternata), che sono i generatori di energia quotidiani.

Definizione

Un generatore elettrico è un dispositivo che converte energia meccanica in energia elettrica. La legge che lo governa è il principio di "induzione elettromagnetica" inventato da Faraday. Il principio afferma che un campo magnetico variabile provoca una tensione in un conduttore. Esistono due tipi di generatori elettrici: generatori CA e CC (corrente continua). Il generatore AC produce corrente che inverte continuamente direzione e il generatore DC produce corrente che scorre solo in una direzione.

Parti

Le parti fondamentali di un generatore CA sono la potenza meccanica, i magneti e uno o più rotori. Senza nessuna di queste parti, l'elettricità non può essere prodotta. Ogni parte ha il suo ruolo.

Come funziona

Ogni atomo è costituito da un numero uguale di protoni (positivi) ed elettroni (negativi). Alcuni materiali (chiamati conduttori) hanno elettroni vagamente trattenuti che possono fluire da un atomo all'altro. Il flusso di elettroni è chiamato elettricità. Un magnete può facilmente causare un flusso di elettroni da un atomo all'altro. Quando un magnete si avvicina a un filo, la forza del magnete fa fluire gli elettroni e quindi produce elettricità. All'interno di un generatore CA uno o più rotori (bobine di filo), messi in movimento da una forza meccanica, ruotano all'interno di un campo magnetico.

Energia meccanica

L'energia meccanica viene utilizzata da un generatore CA per produrre elettricità. Fonti come acqua, vento o carbone possono essere utilizzate per mettere in movimento i rotori all'interno di un generatore. Il tipo più semplice di generatore viene messo in movimento da una manovella. I generatori più grandi possono essere messi in moto da turbine eoliche o idrauliche, aria compressa o motori a combustione interna. Per esempio: se un fiume scorre attraverso o vicino a una città, la fonte di energia meccanica è il flusso d'acqua.

Magnete

Il magnete è un materiale che produce un campo magnetico. Ha un polo nord e uno sud e attrae materiali ferromagnetici (metalli attratti dal magnete e magnetizzabili come ferro, nichel o cobalto). All'interno di un generatore di corrente alternata, un magnete crea un campo magnetico tra il polo nord e il polo sud. Quando il rotore si muove tra il polo nord e il polo sud del magnete, gli elettroni nella bobina iniziano a fluire.

Rotore

Il rotore è una bobina di filo che gira all'interno del campo magnetico. Il materiale utilizzato per il filo deve essere un buon conduttore (fatto di atomi con elettroni tenuti in modo non sicuro). Quando il filo è vicino al polo sud, gli elettroni fluiscono in un modo e quando è vicino al polo nord, gli elettroni fluiscono dall'altra parte. Poiché il filo ruota dal polo nord al polo sud del magnete e torna al polo nord e così via, la corrente elettrica inverte la direzione costantemente.