כיצד משתמשים במגנטים לייצור חשמל?

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• שימוש במגנטיות ליצירת חשמל
• מנסה לבנות גנרטור מגנטי תמידי
• איך עובד גנרטור תחנות כוח אופייני

כאשר מוליך ממוקם בשדה מגנטי משתנה, האלקטרונים במוליך נעים, ויוצרים זרם חשמלי. מגנטים מייצרים שדות מגנטיים כאלה וניתן להשתמש בהם בתצורות שונות לייצור חשמל. תלוי בסוג המגנט המשמש, לגנרטור חשמלי מסתובב יכולים להיות מונחים מגנטים במקומות שונים ויכולים לייצר חשמל בדרכים שונות.מרבית החשמל הנמצא בשימוש מקורו בגנרטורים המשתמשים בשדות מגנטיים לייצור חשמל זה.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

גנרטורים חשמליים מסובבים סלילי חוטים דרך שדות מגנטיים הנוצרים על ידי מגנטים קבועים או חשמליים. כאשר סלילי המוליך נעים דרך השדות המגנטיים, האלקטרונים בחוטים נעים ויוצרים זרם חשמלי.

שימוש במגנטיות ליצירת חשמל

בעוד שכמות הולכת וגוברת של חשמל מיוצרת על ידי לוחות סולאריים וכמות קטנה מתקבלת מסוללות, מרבית החשמל מגיע מגנרטורים המשתמשים בשדות מגנטיים ליצירת חשמל. גנרטורים אלה מורכבים מסלילי חוט המסתובבים בשדות מגנטיים או שנמצאים סביב פיר עם מגנטים מסתובבים. בשני המקרים סלילי החוט נחשפים לשדות מגנטיים משתנים שנוצרו על ידי המגנטים.

המגנטים יכולים להיות מגנטים קבועים או חשמליים. מגנטים קבועים משמשים בעיקר בגנרטורים קטנים, ויש להם את היתרון שהם אינם זקוקים לאספקת חשמל. מגנטים חשמליים הם ברזל או פלדה פצועים עם חוט. כאשר חשמל עובר דרך התיל, המתכת הופכת למגנטית ויוצרת שדה מגנטי.

סלילי החוט של הגנרטורים הם מוליכים, וכאשר האלקטרונים בחוטים נחשפים לשדות מגנטיים משתנים הם נעים ויוצרים זרם חשמלי בחוטים. החוטים מחוברים זה לזה, ובסופו של דבר החשמל עוזב את תחנת הכוח וממשיך לבתים חשמליים ומפעלים.

מנסה לבנות גנרטור מגנטי תמידי

כאשר משתמשים במגנטים קבועים בגנרטור, עליכם רק להפוך את פיר הגנרטור לייצור חשמל. לאחר שהגנרטורים הללו פותחו לראשונה, אנשים חשבו שהם יכולים לגרום לגנרטור להניע מנוע שיוביל את הגנרטור. הם חשבו שאם התאמת המנוע והגנרטור היו מדויקים, הם יוכלו לבנות מקור כוח מגנטי שיפעל לנצח כמכונת תנועה תמידית.

למרבה הצער זה לא עבד. למרות שגנרטורים ומנועים כאלה יעילים מאוד, עדיין יש להם הפסדים חשמליים בהתנגדות החוטים, ויש חיכוכים במיסבי הפיר. אפילו כאשר האנשים שעשו את הניסויים קיבלו את יחידת המנוע הגנרטור לפעול למשך זמן מה, בסופו של דבר היא תיפסק בגלל האבדות והחיכוך.

איך עובד גנרטור תחנות כוח אופייני

בתחנות כוח גדולות יש גנרטורים גדולים בגודל החדר המייצרים חשמל באמצעות שדות מגנטיים ממגנטים חשמליים. בדרך כלל המגנטים החשמליים מותקנים על פיר ומחוברים לאספקת החשמל. כאשר הכוח מופעל, המגנטים החשמליים יוצרים שדות מגנטיים חזקים. סלילי חוט מותקנים סביב הפיר. כאשר הפיר עם המגנטים מסתובב, סלילי החוט נחשפים לשדות מגנטיים משתנים, ונוצר זרם חשמלי בחוטים.

ניתן להשתמש בשיטות רבות ושונות בכדי לגרום לפירים של הגנרטורים להסתובב ולייצר חשמל. בטורבינות רוח, המדחף מסובב את הפיר. בתחנות כוח פחם גרעיניות, החום משריפת הפחם או מהתגובה הגרעינית יוצר קיטור להפעלת טורבינה המניעה את הגנרטור. במפעלים המונעים על ידי גז טבעי, טורבינת גז עושה את אותה העבודה. תחנות כוח זקוקות למקור אנרגיה שיכול לגרום לציר הגנרטור להסתובב ואז המגנטים יכולים לייצר את השדות המגנטיים המייצרים חשמל.