Una batteria converte l'energia chimica in energia elettrica, e una cella solare produce elettricità dall'energia del sole, ma se si vuole produrre elettricità da energia meccanica, è necessario un generatore di induzione. Questi generatori possono essere abbastanza piccoli da alimentare una torcia a manovella o abbastanza grande da eccitare intere città, ma tutti lavorano sul principio dell'induzione elettromagnetica, scoperto da Michael Faraday, fisico e inventore inglese del XIX secolo. Oggi i generatori a induzione che funzionano con una varietà di combustibili forniscono elettricità per la maggior parte della popolazione mondiale.

Come funziona l'induzione

L'esperimento di induzione di Faraday è probabilmente uno dei più importanti in fisica, ed è stato relativamente semplice. Ha arrotolato un filo conduttore lungo un nucleo circolare e collegato il filo a un metro. Ha scoperto che spostare un magnete attraverso il centro del cerchio ha causato il flusso di corrente nel filo. La corrente si fermò quando smise di muovere il magnete, e fluttuò nella direzione opposta quando invertì la direzione del magnete. Più tardi formulò la legge sull'induzione elettromagnetica, ora nota come Legge di Faraday, che collegava la forza della corrente alla grandezza 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.

In che modo i generatori usano l'induzione

Che si trovi all'interno di una casa generatore di energia elettrica, la vostra auto o una centrale nucleare, i generatori generalmente incorporano 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 l'elettricità sono avvolte attorno al rotore. In alcuni generatori, le bobine sono avvolte attorno allo statore e il rotore è magnetizzato. Non importa. In ogni caso, l'elettricità fluirà.

Il rotore deve girare per far fluire l'elettricità, ed è qui che entra in gioco 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 di corrente si arresta, si inverte, si ferma nuovamente e ritorna in avanti. Questo tipo di elettricità è chiamato corrente alternata e il numero di volte in cui cambia direzione in un secondo è una caratteristica importante.

Tipi di combustibile

Il rotore nella maggior parte dei generatori è collegato a una turbina e in molte centrali elettriche, la turbina è azionata a vapore. L'energia è necessaria per riscaldare l'acqua per produrre questo vapore e questa energia può essere fornita da combustibili fossili, come carbone e gas naturale, biomassa o fissione nucleare. Il carburante può anche provenire da fonti naturali, come l'energia geotermica - calore naturale che emana dal profondo 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 a Niagara Falls. Genera circa 4,9 milioni di kilowatt di potenza, sufficienti per 3,8 milioni di case.

Creare il proprio generatore

È molto semplice costruire un generatore. Sono possibili molti disegni, ma uno dei più semplici consiste in una bobina fissa e un magnete rotante. I fili sono avvolti attorno a un chiodo ricoperto di nastro adesivo e il magnete può essere semplice a ferro di cavallo. Quando pratichi un foro attraverso la base del magnete, inserisci un albero aderente e fissi l'albero a un trapano, puoi generare abbastanza elettricità per accendere una lampadina semplicemente azionando il trapano per far ruotare il magnete attorno alla bobina.