Les panneaux solaires et les piles à hydrogène génèrent de l'électricité, mais en parlant de générateurs, la plupart des gens se réfèrent à des moteurs à essence qui convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique. Ces générateurs peuvent être assez compacts pour fournir de l'électricité pour un seul appareil ou assez grand pour alimenter une ville entière. Les générateurs mécaniques, grands et petits, reposent sur l'induction électromagnétique, phénomène associé à Michael Faraday, physicien anglais qui l'a découvert en 1831.

Induction électromagnétique

Faraday a découvert qu'un champ magnétique changeant perpendiculaire à un fil conducteur produit une tension dans le fil. Si le fil forme un circuit fermé, un courant le traversera. Le corollaire est que le courant circulant à travers un conducteur produit un champ magnétique, qui est le principe derrière les électro-aimants. Lorsque le fil est enveloppé dans une bobine, Faraday a pu déterminer que la tension induite - et donc la quantité de courant électrique - est proportionnelle au nombre de tours dans la bobine ainsi que le taux de changement du champ magnétique

Utiliser l'induction pour générer de l'électricité

La plupart des générateurs sont constitués de deux composants qui, combinés, produisent de l'électricité. Le courant est généré dans le stator, un noyau de fer solide autour duquel est enroulée une bobine métallique conductrice qui se connecte aux bornes de sortie du générateur. Un rotor, ou armature, tourne autour du stator et produit le champ magnétique changeant. Le rotor des petits générateurs domestiques a généralement des aimants permanents, mais dans les générateurs plus grands, tels que ceux des centrales électriques, le champ magnétique est produit par des bobines d'induction secondaires. Chaque fois que le rotor effectue une demi-rotation, la polarité de l'électricité produite change et le générateur produit un courant alternatif, ou courant alternatif.

Conversion de l'énergie mécanique

Dans les générateurs à usage personnel, qui fournissent jusqu'à 5 kW d'électricité, le pouvoir de faire tourner le rotor provient généralement d'un petit moteur à essence; les générateurs de plus grande puissance capables de produire 10 kW ou plus peuvent avoir des moteurs alimentés au diesel ou au propane. Les générateurs qui alimentent des villes entières utilisent souvent de la vapeur pour faire tourner de grandes turbines qui, à leur tour, font tourner les rotors qui produisent de l'électricité. La chaleur pour produire la vapeur provient souvent de la combustion de combustibles fossiles, tels que le charbon, ou de la fission nucléaire. Les générateurs hydroélectriques comptent sur la force de l'eau qui tombe sur une chute d'eau naturelle ou à travers les vannes d'un barrage artificiel pour faire tourner les turbines.

Générer de l'énergie renouvelable

Les centrales hydroélectriques et les éoliennes sont deux exemple d'une source d'énergie renouvelable - ils ne dépendent pas de ressources qui peuvent être épuisées, tels que les combustibles fossiles. Les générateurs géothermiques utilisent la chaleur de la terre pour créer de la vapeur qui fait tourner les turbines. Les générateurs solaires ne dépendent pas de l'induction électromagnétique; à la place, ils s'appuient sur l'effet photovoltaïque, où la lumière du soleil qui brille sur une surface semi-conductrice génère une tension électrique. Contrairement à un rotor ou à une turbine en rotation, un panneau solaire produit de l'électricité à courant continu ou courant continu. Les systèmes solaires comprennent généralement un onduleur pour convertir le courant continu en courant alternatif pour une utilisation dans les systèmes électriques conventionnels.