Les appareils qui fonctionnent à l'électricité (téléphones, ordinateurs, lave-vaisselle et machines à café) sont utilisés quotidiennement et nous facilitent la vie. L'électricité est apportée à nos maisons avec l'utilisation de générateurs électriques. Les générateurs électriques modernes fonctionnent sur la même base que le générateur inventé par Michael Faraday en 1831. Les générateurs les plus couramment utilisés sont les générateurs AC (courant alternatif), qui sont les générateurs d'énergie quotidiens.

Définition

Un générateur électrique est un appareil qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. La loi qui le régit est le principe de «l'induction électromagnétique» inventé par Faraday. Le principe stipule qu'un champ magnétique changeant provoque une tension dans un conducteur. Il existe deux types de générateurs électriques: les générateurs AC et DC (courant continu). Le générateur CA produit un courant qui change continuellement de direction et le générateur DC produit un courant qui ne circule que dans une direction.

Pièces

Les composants de base d'un générateur CA sont la puissance mécanique, les aimants et un ou plusieurs rotors. Sans aucune de ces parties, l'électricité ne peut pas être produite. Chaque partie a son propre rôle.

Comment ça marche

Chaque atome est composé d'un nombre égal de protons (positif) et d'électrons (négatif). Certains matériaux (appelés conducteurs) ont des électrons lâches qui peuvent circuler d'un atome à l'autre. Le flux d'électrons s'appelle l'électricité. Un aimant peut facilement provoquer un flux d'électrons d'un atome à l'autre. Lorsqu'un aimant se rapproche d'un fil, la force de l'aimant provoque l'écoulement des électrons et produit ainsi de l'électricité. A l'intérieur d'un alternateur, un ou plusieurs rotors (bobines de fil), mis en mouvement par une force mécanique, tournent à l'intérieur d'un champ magnétique.

Energie mécanique

L'énergie mécanique est utilisée par un alternateur produire de l'électricité. Des sources telles que l'eau, le vent ou le charbon peuvent être utilisées pour mettre en mouvement les rotors à l'intérieur d'un générateur. Le générateur le plus simple est mis en mouvement par une manivelle. Les générateurs de plus grande taille peuvent être mis en mouvement par des turbines à vent ou à eau, des moteurs à air comprimé ou à combustion interne. Par exemple: Si une rivière coule à travers ou à proximité d'une ville, la source d'énergie mécanique est le flux d'eau.

Aimant

L'aimant est un matériau qui produit un champ magnétique. Il a un pôle nord et un pôle sud et attire les matériaux ferromagnétiques (les métaux qui sont attirés par l'aimant et qui peuvent être magnétisés comme le fer, le nickel ou le cobalt). À l'intérieur d'un générateur AC, un aimant crée un champ magnétique entre le pôle nord et le pôle sud. Lorsque le rotor se déplace entre les pôles nord et sud de l'aimant, les électrons dans la bobine commencent à s'écouler.

Rotor

Le rotor est une bobine de fil qui tourne à l'intérieur du champ magnétique. Le matériau utilisé pour le fil doit être un bon conducteur (fait d'atomes avec des électrons tenus lâchement). Lorsque le fil est proche du pôle sud, les électrons s'écoulent dans un sens et quand il est proche du pôle nord, les électrons circulent dans l'autre sens. Parce que le fil tourne du pôle nord au pôle sud de l'aimant et revient au pôle nord et ainsi de suite, le courant électrique change constamment de direction.