Por Chris Deziel, atualizado em 24 de março de 2022

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Uma bateria converte energia química em eletricidade e uma célula solar capta os raios solares, mas a conversão do movimento mecânico em energia requer um gerador de indução. Estas máquinas podem variar desde uma lanterna portátil até centrais elétricas à escala urbana, todas funcionando com base no mesmo princípio descoberto pelo físico do século XIX, Michael Faraday:indução eletromagnética. Hoje, os geradores de indução funcionam com diversos combustíveis e fornecem eletricidade a milhões de pessoas em todo o mundo.

Como funciona a indução

A experiência marcante de Faraday em 1831 envolveu enrolar uma bobina condutora em torno de um núcleo e medir a corrente à medida que um íman se movia através do circuito. A corrente induzida desapareceu quando o ímã parou e inverteu quando a direção do ímã mudou. A partir disso, Faraday formalizou a Lei da Indução Eletromagnética, agora chamada de Lei de Faraday, que liga a magnitude da tensão induzida à taxa de variação do fluxo magnético. Geradores práticos ajustam as voltas da bobina, a força do ímã e as propriedades do fio para otimizar a produção.

Como os geradores usam a indução

Seja dentro de uma unidade de backup doméstica, de um alternador de carro ou de uma usina nuclear, os geradores de indução compartilham características essenciais:um rotor giratório e um estator estacionário. Normalmente, o estator contém ímãs permanentes fortes, enquanto o rotor carrega os enrolamentos condutores (ou vice-versa). À medida que o rotor gira, o campo magnético alterna dentro dos enrolamentos, criando uma corrente alternada (CA). A frequência desta CA – quantas vezes a corrente inverte a cada segundo – é um parâmetro chave para a compatibilidade da rede.

Tipos de combustível e fontes de energia

A maioria dos grandes geradores acopla o rotor a uma turbina. Nas centrais movidas a vapor, a água é aquecida – pela queima de carvão, gás natural, biomassa ou por fissão nuclear – para criar vapor que faz girar a turbina. As centrais geotérmicas aproveitam o calor das profundezas da terra, enquanto as centrais hidroeléctricas exploram o fluxo de água. O primeiro gerador hidrelétrico, projetado por Nikola Tesla e construído por George Westinghouse, permanece nas Cataratas do Niágara, produzindo cerca de 4,9 GW de energia – o suficiente para atender 3,8 milhões de residências.

Construindo um Gerador Simples

Construir um gerador básico é surpreendentemente simples. Um projeto comum usa uma bobina estacionária e um ímã giratório. Enrole o fio de cobre isolado em torno de um prego ou haste de aço e coloque um ímã em forma de ferradura ao redor da bobina. Prenda o ímã em um eixo que se encaixe perfeitamente em uma furadeira; girar o eixo gira o ímã em relação à bobina, induzindo uma voltagem que pode acender uma pequena lâmpada.

Com um pouco de criatividade, você pode aproveitar a energia mecânica cotidiana – como uma manivela ou um pedal de bicicleta – para gerar eletricidade útil.