기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방법

콘텐츠

• 유도 작동 방식
• 발전기가 유도를 사용하는 방법
• 연료의 종류
• 나만의 발전기 만들기

배터리는 화학 에너지를 전기로 변환하고 태양 전지는 태양 에너지에서 전기를 생산하지만 기계 에너지에서 전기를 생산하려면 유도 발전기가 필요합니다. 이 발전기는 크랭크 스타일의 손전등에 전력을 공급할 수있을 정도로 작거나 도시 전체에 에너지를 공급할 수있을만큼 큽니다. 그러나 모든 것은 19 세기 영국 물리학 자이자 발명가 인 Michael Faraday가 발견 한 전자기 유도 원리에 따라 작동합니다. 오늘날, 다양한 연료로 작동하는 유도 발전기는 세계 대부분의 인구에게 전기를 공급합니다.

유도 작동 방식

패러데이 유도 실험은 아마도 물리학에서 가장 중요한 것 중 하나이며, 상대적으로 간단한 실험이었습니다. 그는 원형 코어 주위에 전도성 와이어의 길이를 감아 와이어를 미터에 연결했습니다. 그는 원의 중심을 통해 자석을 움직이면 와이어에 전류가 흐르는 것을 발견했습니다. 자석의 움직임을 멈 추면 전류가 멈추고 자석의 방향을 바꾸면 반대 방향으로 흐릅니다. 그는 현재 패러 데이즈 법칙 (Faradays Law)으로 알려진 전자기 유도 법칙을 공식화했는데,이 법칙은 전류의 세기를 자기장의 변화의 크기 (자속이라고도 함)와 관련시켰다. 자석의 강도, 코어 주변의 코일 수 및 전도성 와이어의 특성은 모두 실제 발전기의 계산에 영향을 미칩니다.

발전기가 유도를 사용하는 방법

가정용 유틸리티 발전기, 자동차 또는 원자력 발전소 내부에 있더라도 발전기는 일반적으로 동일한 기능을 포함합니다. 여기에는 고정자 주위에서 회전하는 중공 코어가있는 로터가 포함됩니다. 고정자는 일반적으로 강력한 자석이며, 전기를 운반하는 코일은 회 전자 주위에 감겨 있습니다. 일부 발전기에서는 코일이 고정자 주위에 감겨 있고 회전자가 자화되어 있습니다. 중요하지 않습니다. 어느 쪽이든 전기가 흐릅니다.

로터는 전기가 흐르기 위해 회전해야하며, 기계 에너지의 입력이 들어오는 곳입니다. 대규모 발전기는이 에너지에 대한 다양한 연료와 자연 과정을 활용합니다. 로터가 회전 할 때마다 전류 흐름이 멈추고, 거꾸로 멈춘 다음 정방향으로 돌아갑니다. 이러한 유형의 전기를 교류라고하며, 몇 초 안에 방향이 바뀌는 횟수가 중요한 특성입니다.

연료의 종류

대부분의 발전기의 로터는 터빈에 연결되어 있으며 많은 발전소에서는 터빈이 증기 구동 식입니다. 이 증기를 생성하기 위해 물을 가열하는 데 에너지가 필요하며, 그 에너지는 석탄 및 천연 가스, 바이오 매스 또는 핵분열과 같은 화석 연료에 의해 공급 될 수 있습니다. 연료는 지열 에너지와 같은 자연적인 원천에서 발생할 수 있습니다. 수력 발전기는 폭포의 에너지로 구동됩니다. Nikola Tesla가 설계하고 George Westinghouse가 건설 한 세계 최초의 수력 발전기는 나이아가라 폭포에 있습니다. 약 380 만 가정에 충분한 490 만 킬로와트의 전력을 생산합니다.

나만의 발전기 만들기

발전기를 만드는 것은 매우 쉽습니다. 많은 디자인이 가능하지만 가장 쉬운 방법 중 하나는 고정 코일과 회전 자석으로 구성됩니다. 전선은 절연 테이프로 코팅 된 못 주위에 감겨 있으며 자석은 간단한 말굽 모양의 것일 수 있습니다. 자석의베이스를 통해 구멍을 뚫고 꽉 끼는 샤프트를 삽입하고 샤프트를 드릴에 연결하면 드릴을 조작하여 자석이 코일 주위를 회전하도록하여 전구를 비출 수있는 충분한 전기를 생성 할 수 있습니다.