שלום שרה,
ישנם כיום שני תהליכים מקובלים לייצור חשמל.
רוב החשמל בעולם מיוצר כיום באמצעות גנראטורים.
הגנראטור הינו אמצעי להמרת אנרגיה מכאנית לאנרגיה חשמלית, כאשר ההמרה לאנרגיה המכאנית נעשית באמצעות טורבינות.
המקור לאנרגיה מגוון - הידרואלקטרי (תנועת מים), גיאותרמי, הידרותרמי, רוח, שריפת דלק, שריפת פחם, שריפת גז ואף ביקוע גרעיני, אך בכל המקרים נעשה שימוש בעיקרון זה. בתחנת כוח גרעינית למשל מנצלים את האנרגיה הגרעינית להפקת חום, המשמש להפיכת מים לקיטור, המסובב את הטורבינות. הטורבינות עצמן מסובבות ציר הנמצא בתוך הגנראטור.
עד כאן לגבי הייצור.


גנרטור חשמלי. התמונה באדיבות ויקיפדיה.

עתה לגבי העיקרון:
הגנראטור מבוסס על עיקרון ההשראה האלקטרומגנטית, אשר התגלה על-ידי מיקל פאראדי ב-1831.
העיקרון אומר כי שינוי בשדה מגנטי בסמוך למעגל חשמלי משרה זרם במעגל.
השינוי יכול לנבוע משינוי השדה, הזזת מקור השדה, או הזזת המעגל.
הזרם למעשה הינו תנועה של אלקטרונים (בדרך-כלל).
משמעות ההשראה בהקשר בו אנו דנים הינה על-כן כי אנרגיה מכאנית אשר יכולה להיות מומרת לאנרגיה חשמלית.

לב הגנראטור הינו איזור גלילי, בו ממוקמים מגנטים, המהווים כמעין מעטפת ביחס למרכז הגנראטור.
במרכז הגליל ממוקם ציר מרכזי בו מלופפים תילי חשמל כסלילים.
כתוצאה מתנועתו הסיבובית של הציר ישנו שינוי בשדה המגנטי הפועל על הסלילים ועל-כן מתחיל לזרום זרם חשמלי.
ניתן דרך אגב גם לסובב את המגנטים במקום את הסלילים.

התמונה באדיבות ויקיפדיה.

דרך אחרת הקיימת כיום הינה להפיק חשמל מאנרגיה סולרית.
אין הכוונה לאנרגיה סולרית תרמית בה מחממים נוזלים או גזים, אלא להפקת אנרגיה באמצעות תאים פוטו-וולטאים (תאי שמש).
עיקרון פעולתם מבוסס על האפקט הפוטו-וולטאי, שהינו היבט של האפקט הפוטואלקטרי.
את האפקט הפוטואלקטרי גילה היינריך הרץ ב-1887, הסביר אלברט איינשטיין ב-1905 (ועל כך קיבל פרס נובל), ואישש רוברט מיליקן ב-1912-1915 (על עבודתו זו ואחרות בתחום קיבל גם הוא פרס נובל).
האפקט הפוטואלקטרי הינו שחרור מטענים מחומר בעת שפוגעת בו קרינה.

האפקט הפוטו-וולטאי נצפה למעשה קודם לכם, ב-1839 על-ידי אלכסנדר בקרל), אשר הבחין כי בעת הקרנת אור על תמיסה המכילה מלח (מתכת-הליד), החל לזרום זרם בין שתי אלקטרודות פלטינה שהיו משוקעות בתמיסה האלקטרוליטית.
תא פוטו-וולטאי בנוי מחומרים חצי מוליכים. האור הנבלע בתא יוצר הפרדת מטענים חשמליים. הפרדה זו גורמת להפרש פוטנציאלים חשמלי, ולזרימת זרם חשמלי בעת זרימת מעגל.
על-כן באמצעות אור השמש ניתן במישרין להפיק אנרגיה חשמלית.


התמונה באדיבות ויקיפדיה.

מאת: ד"ר לירן שימשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.