في أوائل عشرينيات القرن التاسع عشر، تمكن العالم الإنجليزي مايكل فاراداي من توليد الكهرباء عن طريق تحريك حلقة من الأسلاك بين قطبي المغناطيس. وطرح المبدأ الأول لتوليد الكهرباء.
تخضع الطاقة الكهربائية للقانون الأول للديناميكا الحرارية الذي ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تفنى ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر. وباتباع هذا القانون، يمكن تحويل الطاقة المغناطيسية إلى طاقة كهربائية. وبالتالي، يمكن استخدام المغناطيس لتوليد الكهرباء.
وهذا يثير السؤال، كيف؟
كيفية توليد الكهرباء من المغناطيس
عندما يتم وضع موصل في مجال مغناطيسي متغير تتحرك الإلكترونات في الموصل وتولد تيارا كهربائياِ، ينتج المغناطيس مثل هذه المجالات المغناطيسية ويمكن استخدامه في تكوينات مختلفة لتوليد الكهرباء اعتمادا على نوع المغناطيس المستخدم، يمكن للمولد الكهربائي الدوار وضع مغناطيس في مواقع مختلفة ويمكنه توليد الكهرباء بطرق مختلفة.
إن معظم الكهرباء تأتي من المولدات التي تستخدم المجالات المغناطيسية لتوليد الكهرباء، وتتكون هذه المولدات من ملفات من الأسلاك يتم تدويرها إما من خلال مجالات مغناطيسية أو ثابتة حول عمود بمغناطيسات دوارة، وفي كلتا الحالتين تتعرض لفائف الأسلاك لتغير المجالات المغناطيسية الناتجة عن المغناطيس.
يمكن أن يكون المغناطيس مغناطيس دائم أو كهربائي، وتستخدم المغناطيسات الدائمة بشكل أساسي في المولدات الصغيرة حيث أنها لا تحتاج إلى مصدر طاقة، أما المغناطيس الكهربائي عبارة عن معدن من الحديد أو الصلب موصل بسلك عندما تمر الكهرباء عبر السلك يصبح المعدن مغناطيسيا ويخلق مجالا مغناطيسيا.
|
| كيفية توليد الكهرباء من المغناطيس |
ملفات الأسلاك للمولدات هي موصلات وعندما تتعرض الإلكترونات في الأسلاك لتغير المجالات المغناطيسية فإنها تتحرك مما ينتج عنه تيار كهربائي في الأسلاك، وترتبط الأسلاك ببعضها البعض وتخرج الكهرباء في النهاية من محطة الطاقة وتنتقل إلى المنازل والمصانع.
استخدام المغناطيس الدائم لتوليد الكهرباء
عندما يتم استخدام مغناطيس دائم في مولد ، عليك فقط تشغيل عمود المولد لإنتاج الكهرباء، بعد تطوير هذه المولدات لأول مرة اعتقد الناس أنه يمكنهم الحصول على المولد لتشغيل محرك يقوم بعد ذلك بتشغيل المولد، لقد اعتقدوا أنه إذا تم مطابقة المحرك والمولد تماما فيمكنهم بناء مصدر طاقة مغناطيسي يعمل إلى الأبد كألة دائمة الحركة.
لسوء الحظ لم تنجح هذه الفكرة على الرغم من أن هذه المولدات والمحركات فعالة للغاية إلا أنها لا تزال تعاني من خسائر كهربائية في مقاومة الأسلاك، وهناك احتكاك في محامل العمود حتى عندما يقوم الأشخاص الذين يجرون التجارب بتشغيل وحدة محرك المولد لفترة من الوقت فإنها ستتوقف في النهاية بسبب الخسائر والاحتكاك.
استخدام المغناطيس الكهربائي لتوليد الكهرباء
تحتوي محطات الطاقة الكبيرة على مولدات كبيرة بحجم الغرفة تنتج الكهرباء باستخدام المجالات المغناطيسية من المغناطيسات الكهربائية وعادة ما يتم تثبيت المغناطيسات الكهربائية على عمود ويتم توصيلها بمصدر الطاقة الكهربائية، عند تشغيل الكهرباء تخلق المغناطيسات الكهربائية مجالات مغناطيسية قوية، يتم تثبيت لفائف من الأسلاك حول العمود عندما يدور العمود مع المغناطيس تتعرض ملفات الأسلاك لتغير المجالات المغناطيسية ويتولد تيار كهربائي في الأسلاك.
يمكن استخدام العديد من الطرق المختلفة لجعل أعمدة المولدات تدور وتنتج الكهرباء مثل في توربينات الرياح تقوم المروحة بتدوير العمود، وفي محطات الفحم والطاقة النووية تولد الحرارة الناتجة عن حرق الفحم أو من التفاعل النووي وفي المحطات التي تعمل بالغاز الطبيعي بخارا لتشغيل التوربين الذي يحرك المولد، تحتاج محطات توليد الطاقة إلى مصدر للطاقة يمكن أن يجعل عمود المولد يدور ومن ثم يمكن للمغناطيس أن ينتج المجالات المغناطيسية التي تولد الكهرباء.