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バッテリーは化学エネルギーを電気に変換し、太陽電池は太陽エネルギーから電気を生成しますが、機械エネルギーから電気を生成するには、誘導発電機が必要です。これらの発電機は、クランク式懐中電灯に電力を供給するのに十分小さいか、都市全体にエネルギーを供給するのに十分な大きさですが、19世紀のイギリスの物理学者であり発明家であるマイケルファラデーによって発見された電磁誘導の原理に基づいて動作します。今日、さまざまな燃料で動作する誘導発電機は、世界のほとんどの人々に電力を供給しています。
誘導の仕組み
ファラデー誘導実験はおそらく物理学で最も重要なものの1つであり、比較的単純なものでした。彼はある長さの導線を円形の芯に巻きつけ、その導線をメーターに接続しました。彼は、磁石を円の中心に動かすと、ワイヤに電流が流れることを発見しました。彼が磁石を動かすのを止めると電流は止まり、彼が磁石の方向を逆にすると反対方向に流れた。彼は後に、現在のファラデーの法則として知られている電磁誘導の法則を定式化した。磁石の強度、コアの周りのコイルの数、導線の特性はすべて、実際の発電機の計算に影響します。
ジェネレーターが誘導を使用する方法
家庭用ユーティリティジェネレーター、車、または原子力発電所のいずれに配置されていても、ジェネレーターは一般に同じ機能を備えています。それらには、ステータの周りを回転する中空コアを備えたローターが含まれます。通常、ステータは強力な磁石であり、電気を運ぶコイルはローターに巻かれています。一部の発電機では、コイルが固定子に巻き付けられ、回転子が磁化されます。関係ありません。いずれにせよ、電気が流れます。
ローターは電気が流れるために回転する必要があり、機械エネルギーの入力が入る場所です。大規模な発電機は、このエネルギーのためにさまざまな燃料と自然のプロセスを利用します。ローターが回転するたびに、電流の流れは停止、逆転、再び停止し、順方向に戻ります。このタイプの電気は交流と呼ばれ、1秒間に方向を変える回数が重要な特性です。
燃料の種類
ほとんどの発電機のローターはタービンに接続されており、多くの発電所ではタービンは蒸気駆動です。この蒸気を生成するために水を加熱するにはエネルギーが必要であり、そのエネルギーは石炭や天然ガス、バイオマス、核分裂などの化石燃料によって供給できます。燃料は、地熱エネルギーなどの自然源からも発生する可能性があります。これは、地中深くから発生する自然熱です。水力発電機は、滝のエネルギーで駆動されます。ニコラテスラが設計し、ジョージウェスティングハウスが建設した世界初の水力発電機はナイアガラの滝にあります。 380万世帯に十分な約490万キロワットの電力を生成します。
独自のジェネレーターの作成
ジェネレータを構築するのは非常に簡単です。多くの設計が可能ですが、最も簡単なものの1つは、固定コイルと回転磁石で構成されています。ワイヤーは、絶縁テープでコーティングされた釘の周りに巻かれており、磁石は単純な馬蹄形のものでもよい。マグネットのベースに穴を開けて、しっかりとフィットするシャフトを挿入し、シャフトをドリルに取り付けると、ドリルを操作してマグネットをコイルの周りで回転させるだけで、電球を点灯するのに十分な電力を生成できます。