Painéis solares e células de combustível de hidrogênio geram eletricidade, mas quando se fala em geradores, a maioria das pessoas se refere a motores movidos a combustível que convertem energia mecânica em energia elétrica. Esses geradores podem ser compactos o suficiente para fornecer eletricidade para um único aparelho ou grandes o suficiente para abastecer uma cidade inteira. Geradores mecânicos, grandes e pequenos, dependem de indução eletromagnética, um fenômeno associado a Michael Faraday, o físico inglês que descobriu isso em 1831.

Indução eletromagnética

Faraday descobriu que um campo magnético em mutação perpendicular a um fio condutor produziu uma tensão no fio. Se o fio formar um circuito fechado, uma corrente fluirá através dele. O corolário é que a corrente que flui através de um condutor produz um campo magnético, que é o princípio por trás dos eletroímãs. Quando o fio é enrolado em uma bobina, Faraday foi capaz de determinar que a tensão induzida - e, portanto, a quantidade de corrente elétrica - é proporcional ao número de voltas na bobina, bem como a taxa de mudança do campo magnético.

Usando indução para gerar eletricidade

A maioria dos geradores consiste em dois componentes que, combinados, produzem eletricidade. A corrente é gerada no estator, um núcleo de ferro sólido em torno do qual é enrolada uma bobina de metal condutora que se conecta aos terminais de saída do gerador. Um rotor, ou armadura, gira em torno do estator e produz o campo magnético variável. O rotor em geradores residenciais menores geralmente tem ímãs permanentes, mas em geradores maiores, como os de centrais elétricas, o campo magnético é produzido por bobinas de indução secundárias. Cada vez que o rotor completa meia rotação, a polaridade da eletricidade gerada muda e o gerador produz corrente alternada, ou corrente alternada.

Convertendo energia mecânica

Em geradores de uso pessoal, que fornecem até 5 kW de eletricidade, o poder de girar o rotor geralmente vem de um pequeno motor a gasolina; geradores maiores capazes de produzir 10 kW ou mais podem ter motores movidos a diesel ou propano. Os geradores que fornecem energia para cidades inteiras costumam usar vapor para girar grandes turbinas, que por sua vez acionam os rotores que produzem eletricidade. O calor para produzir o vapor geralmente vem da combustão de combustíveis fósseis, como o carvão, ou da fissão nuclear. Geradores hidrelétricos dependem da força da água caindo sobre uma cachoeira natural ou através dos portões de uma barragem artificial para girar as turbinas.

Gerando energia renovável

Usinas hidrelétricas e turbinas eólicas são duas exemplo de fontes de energia renováveis ​​- elas não dependem de recursos que podem ser esgotados, como os combustíveis fósseis. Geradores geotérmicos usam o calor da terra para criar vapor que gira turbinas. Geradores solares não dependem de indução eletromagnética; em vez disso, eles dependem do efeito fotovoltaico, em que a luz do sol brilhando em uma superfície semicondutora gera uma voltagem elétrica. Ao contrário de um rotor giratório ou turbina, um painel solar produz corrente contínua, ou DC, eletricidade. Os sistemas solares geralmente incluem um inversor para converter corrente contínua em corrente alternada para uso em sistemas elétricos convencionais.