El generador d'un circuit elèctric és un dispositiu capaç de crear una diferència de potencial elèctric en els seus borns. Un generador elèctric és un dispositiu que converteix un tipus d'energia en energia elèctrica perquè aquesta energia es pugui utilitzar en un circuit elèctric extern.
Un circuit elèctric necessita una font d'energia, un generador de corrent que impulsa els electrons.
Els generadors dels circuits elèctrics poden utilitzar diferents fonts d'energia per convertir-la en energia elèctrica. Les fonts d'energia més habitual són:
-
Energia química; en aquest apartat entren les bateries elèctriques, les bateries electròniques i les cel·les galvàniques de les que estan compostes les piles elèctriques.
-
Energia mecànica; aquest tipus de generadors aprofiten els camps magnètics que generen el moviment d'alguns mecanismes per generar energia elèctrica. Alguns exemples són els generadors elèctrics de gasoil o els generadors. eòlics.
-
Energia solar fotovoltaica; els panells solars fotovoltaics contenen una sèrie de cèl·lules solars que transformen l'energia d'un fotó a un corrent elèctric. Aquesta transformació es realitza en els mòduls fotovoltaics.
Generadors elèctrics mecànics
Aquest tipus de generadors generen electricitat a partir d'un treball mecànic.
El sistema es basa en el fenomen d'inducció electromagnètica. És a dir, quan un conductor de corrent realitza un moviment relatiu cap a un camp magnètic, el sistema indueix el voltatge en el conductor elèctric.
Alguns exemples de generadors mecànics són:
-
El generador elèctric de gasoil.
-
Els aerogeneradors de l'energia eòlica.
-
Les turbines de vapor de les centrals nuclears.
Què és el disc de Faraday?
El disc de coure de Faraday és la primera màquina unipolar. Aquesta màquina és un generador que produeix corrent continu i va ser el primer de l'món. Va ser inventat per Michael Faraday el 1831, per això també es diu disc de Faraday.
La màquina unipolar proporciona un corrent continu uniforme (no polsant) amb alta corrent i baix voltatge.
Generadors elèctrics d'energia solar
Els sistemes fotovoltaics tenen la capacitat de generar un corrent contínua a partir de la radiació solar.
Els panells fotovoltaics estan compostos per cèl·lules fotovoltaiques. Aquestes cèl·lules estan fabricades amb una estructura molecular a força de silici monocristal·lí o policristal·lí. El silici té la propietat que a l'xocar un fotó la probabilitat que alliberi un electró és molt alta.
Com funciona una cel·la galvànica? Piles elèctriques i bateries
Una cel·la galvànica és una font química de corrent elèctrica basada en la interacció de dos metalls i els seus òxids en un electròlit. Les cel·les galvàniques són capaços de transformar l'energia química en energia elèctrica en un circuit tancat.
Un element galvànic consta de dos mitjans elements. Considerarem el següent exemple:
-
Barra de zinc en líquid de sulfat de zinc ZnSO4
-
Vareta de coure en líquid de sulfat de coure (II) CuSO4
Els àtoms metàl·lics de les varetes metàl·liques (elèctrodes) tenen la propietat de dissoldre en el líquid (electròlit). En l'electròlit els ions metàl·lics carregats positivament ingressen a l'electròlit i els electrons carregats negativament romanen en l'elèctrode. Això crearà una diferència de potencial entre l'elèctrode i l'electròlit. L'impuls de dissolució d'un metall és més gran com menys noble és el metall.
A causa que el zinc és menys noble que el coure, la barra de zinc alliberarà els seus ions més ràpidament i, per tant, tindrà un potencial negatiu més gran que la barra de coure. D'aquesta manera es crea una diferència de potencial entre els elèctrodes, igual a la diferència entre els dos potencials d'elèctrode estàndard.
A el fer una connexió elèctrica entre les varetes de zinc i coure, els electrons es mouran de l'elèctrode de zinc amb càrrega més negativa (l'ànode) a l'elèctrode de coure amb càrrega menys negativa (el càtode). Ara hi ha un corrent elèctric que és oposada a la corrent d'electrons.