איך לייצר חשמל?

חשמל שוטף או זרימה קבועה של מטענים חשמליים דרך חומר מוליך הם סוג החשמל שאנו משתמשים בו בדרך כלל כיום. הוא מפעיל את בתינו ורוב סוגי המכונות, המכשירים או הגאדג'טים משתמשים בו. ישנם שני סוגים של חשמל זרם: זרם ישר וזרם חילופין.

1. זרם ישר

סוללות מייצרות ישירות חשמל

זרם ישר הוא זרם מטענים חשמליים חד כיווני, והמנגנון הנפוץ ביותר שמייצר סוג זרם זה הוא הסוללה. סוללות מייצרות ישירות חשמל מהתגובה הכימית של החומרים שבתוכם. שם נוסף לסוללות הוא תאים אלקטרוכימיים. כל תא מכיל חומרים מגיבים ומחולק לשני חלקים או חצי תאים. לכל חצי תא יש אלקטרודה ואלקטרוליט.

• אלקטרודות

בסוללות, אלקטרודות הן חומרים מוליכים חשמליים מוצקים. לכל סוללה יש אנודה אליה זורמים האלקטרונים וקתודה שממנה זורמים האלקטרונים.

• אלקטרוליטים

אלקטרוליטים הם סוגים של חומרים שהאלקטרונים שלהם נפרקים בקלות. כאשר חומר אנודה בא במגע עם אלקטרוליט, האלקטרונים הרופפים זורמים אל מחוץ לאלקטרוליט ולתוך האנודה. לעומת זאת, כאשר חומר קתודי נוגע בחומר אלקטרוליט, אלקטרונים זורמים מתוך הקתודה אל תוך האלקטרוליט.

• גשר מלח

גשר מלח משמש כדי להקל על זרימת אלקטרונים מחצי תא אנודה אחד לחצי תא הקתודה המתאים לו. גשרי מלח מיוצרים מחומרים כאלה שיכולים להעביר את הזרם החשמלי מבלי לספוג את חומר האלקטרוליטים שאיתו בא במגע.

לאחר חיבור הסוללה למכשיר אלקטרוני, זרימת הזרם הישיר הושלמה וחשמל נוצר ומשמש.

2. זרם חילופין

חוטי נחושת מפותלים מסתובבים

זרם חילופין הוא זרם של מטענים חשמליים הנעים קדימה ואחורה. המנגנון הנפוץ ביותר המייצר סוג זרם זה הוא הגנרטור. גנרטורים מורכבים בעצם מחוטי נחושת ומגנטים מפותלים. כאשר חוטי הנחושת מפותלים מסתובבים בתוך השדה המגנטי שנוצר על ידי המגנטים, נוצר זרם חילופין.

• עוגן

זהו פיר מסתובב שסביבו חוטים חוטי הנחושת היטב. כמות החשמל המיוצר על ידי גנרטור תלויה במידה רבה במספר החוטים המפותלים, במהירות סיבוב האבזור ובעוצמת השדה המגנטי הסובב אותו.

• טורבינות

האבזור חייב להסתובב כל הזמן כדי ליצור זרם חילופין, וכדי לעשות זאת יש לחבר אותו למכונה אחרת שתשמור על סיבובו. מכונה זו נקראת טורבינה, וישנן עיצובים שונים בהתאם לסוג הדלק המשמש להנעתה.

• לתדלק

טורבינות קיטור משתמשות בדלקים מאובנים כמו פחם או נפט כדי לחמם מים ולהפיק מספיק אדים בכדי להפוך את הטורבינה. טורבינות רוח משתמשות בזרמי אוויר חזקים ודומות בהקשר שלה לטחנת הרוח. טורבינות חשמליות הידרו משפרות את הרעיון של גלגל המים ומשתמשות בזרימת מים חזקה כלפי מטה לצורך כוח. מקורות דלק אחרים לטורבינות הם אנרגיה גיאותרמית, אנרגיה גרעינית והאנרגיה שמקורה בתנועה מתמדת של גלי האוקיאנוס.

חשמל כסוג של אנרגיה יכול להיעשות רק מצורות אחרות כגון אנרגיה מכנית, כימית, חום, אור וכו '. זאת בגלל החוק הפיזיקלי המגביל השולט בכל צורות האנרגיה. זה קובע כי לא ניתן ליצור ולא להרוס אנרגיה אלא רק לשנות מצורה אחת לאחרת.