Από τον μαγνητισμό στον ηλεκτρισμό
Η ηλεκτρογεννήτρια
Φυσική Στ΄ δημοτικού

Στόχοι:  Να περιγράψουν οι μαθητές με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας της γεννήτριας, να αναφέρουν διάφορους τρόπους με τους οποίους μπορεί να περιστρέφεται ο μαγνήτης στις γεννήτριες, να αναφέρουν τους δύο βασικούς τύπους των εργοστασίων της ΔΕΗ και να εξηγήσουν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας τους, να συνδέσουν τα ηλεκτρικά με τα μαγνητικά φαινόμενα και να εξηγήσουν το νόημα της ονομασίας «ηλεκτρομαγνητισμός».

ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ; Το 1831 ο Michael Faraday απέδειξε ότι ένας μαγνήτης που περιστρέφεται μέσα σε ένα πηνίο προκαλεί τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι συσκευές που κατασκευάστηκαν σύμφωνα με όσα ανακάλυψε ο Φράιντέι λέγονται γεννήτριες ή ηλεκτρογεννήτριες. Δηλαδή είναι συσκευές στις οποίες περιστρέφεται ένας μόνιμος μαγνήτης μέσα σε πηνίο και προκαλεί τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι γεννήτριες μετατρέπουν την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική.

ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΠΙΟ ΑΠΛΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ; Η πιο απλή γεννήτρια ειναι το δυναμό του ποδηλάτου, το οποίο αποτελείται από ένα πηνίο και έναν μόνιμο μαγνήτη που περιστρέφεται μέσα σε αυτό. Εδώ η περιστροφή του μαγνήτη γίνεται από τη ρόδα που κινείται, καθώς κάνουμε πεντάλ, δηλ. από εμάς. Καθώς ο μόνιμος μαγνήτης περιστρέφεται μέσα στο πηνίο, αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του αγωγού του πηνίου να κινηθούν. Οπότε δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο μεταφέρεται με το καλώδιο, από το δυναμό στο φανάρι του ποδηλάτου. Όταν βαράμε πετάλι αργά, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν κινούνται γρήγορα, οπότε το φως του φαναριού είναι χαμηλό.

ΑΛΛΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ: Στις ανεμογεννήτριες, ο άνεμος κινεί την έλικα, που κινεί τον μαγνήτη μέσα στο πηνείο και παράγει ρεύμα. Εδώ ο μαγνήτης περιστρέφεται με τη δύναμη του ανέμου.

Στα υρδοηλεκτρικά εργοστάσια το νερό που πέφτει με ορμή από το φράγμα περιστρέφει τον υδροστρόβιλο και αυτός με τη σειρά του περιστρέφει τον μαγνήτη μέσα στη γεννήτρια. Εδώ ο μαγνήτης περιστρέφεται με τη δύναμη του νερού.

Στα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια καίγονται γαιάνθρακες που θερμαίνουν το νερό στον λέβητα και παράγει ατμό. Αυτό περιστρέφει τον ατμοστρόβιλο, ο οποίος τελικά περιστρέφει τον μαγνήτη της γεννήτριας. Εδώ ο μαγνήτης περιστρέφεται με τη δύναμη του ατμού.

ΕΙΝΑΙ ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ; Οι ηλεκτρογεννήτριες είναι πολύ χρήσιμες στην καθημερινότητά μας, αφού παράγουν το ρεύμα που χρειαζόμαστε. Όμως ο τρόπος με τον οποίο περιστρέφεται ο μαγνήτης μιας ηλεκτρογεννήτριας την κάνει φιλική ή όχι προς το περιβάλλον. Οι γεννήτριες των υδροηλεκτρικών εργοστασίων, των ανεμογεννητριών, των δυναμό των ποδηλάτων δεν καίνε καύσιμα και άρα είναι φιλικές προς τον περιβάλλον. Οι γεννήτριες όμως των θερμοηλεκτρικών εργοστασίων και των αυτοκινήτων είναι επιβλαβείς για τον πλανήτη μας, αφού κάνουν καύσεις.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Ο ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ; Μια άλλη συσκευή που βασίζεται στον ηλεκτρομαγνητισμό είναι ο ηλεκτροκινητήρας. Ο ηλεκτρικός κινητήρας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε κινητική αντίθετα από τις γεννήτριες που μετατρέπουν την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική. Στον ηλεκτροκινητήρα το πηνίο περιστρέφεται μέσα στον μαγνήτη, κινεί έναν άξονα και εκείνος τη μηχανή που θέλουμε να κινήσουμε. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν ηλεκτροκινητήρες, που παράγουν κινητική ενέργεια χωρίς εκπομπές ρύπων και γι΄αυτό είναι πιο φιλικά για το περιβάλλον.

Σύνδεσμος  ΕΔΩ

ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ ΣΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ

Πώς να φτιάξεις μια ανεμογεννήτρια

Πώς να φτιάξεις έναν ηλεκτρικό κινητήρα

Πώς να φτιάξεις ένα ανεμιστηράκι

Παίξε το κουίζ που βρίσκεται ΕΔΩ και ΕΔΩ.