الطاقة
يعتبر الإنسان معتمدًا على الطاقة الطبيعية ليستطيع القيام بأنشطته المختلفة. ولذلك، سعى دائمًا للعثور على أساليب متعددة للحصول على الطاقة من مصادر متنوعة تسهل عليه الحياة. وقد استمرت هذه الجهود على مر العصور للوصول إلى ما يمكنه إنتاج الطاقة الخارجية.
تظل الطاقة في الطبيعة محفوظة ولا تُفنى أو تُستحدث، بل تتحول من شكل لآخر. وعندما يحصل الجسم على أي كمية من الطاقة، لا يمكنه فقدانها إلا عندما تتحول إلى شكل آخر. كما يمكن أن تنتقل الطاقة من جسم إلى آخر عبر عمليات التصادم. تتوفر عدة أشكال للطاقة مثل الطاقة الكهربائية، والطاقة الحركية، والطاقة الحرارية، والطاقة الميكانيكية، والطاقة النووية، والطاقة الكيميائية وغيرها. ومن الممكن تحويل هذه الأنواع من الطاقة من شكل إلى آخر باستخدام أجهزة مختصة.
الطاقة الكهربائية
لقد أصبح الاعتماد على الطاقة الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية في عصرنا الحالي، حيث تُعتبر الكهرباء عنصرًا أساسيًا في حياة البشر. تُستمد الطاقة الكهربائية من مصادر متعددة، أبرزها الوقود الأحفوري مثل النفط، الذي يتكون نتيجة الضغط والحرارة العظيمة على بقايا الكائنات الحية. تتفكك هذه البقايا على مدى الزمن مما يؤدي إلى إنتاج النفط، الذي يقوم الإنسان باستخراجه وتحويله إلى طاقة كهربائية. ومع ذلك، بدأ هذا المصدر ينفد بسبب الاستهلاك المتزايد، مما أجبر الإنسان على البحث عن مصادر بديلة، مثل الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الرياح والمياه الجارية. تتميز هذه المصادر البديلة نظافتها، إذ لا تتسبب في تلوث البيئة.
تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية
عمل الإنسان على استغلال الطاقة الحركية من خلال تطوير الأجهزة المختلفة، حتى تم الوصول في النهاية إلى اختراع المولد الكهربائي في عام 1831 على يد العالم الأمريكي مايل فارادي، مما قدّم حلاً للعديد من التحديات المتعلقة بتوليد الطاقة الكهربائية.
يعمل المولد الكهربائي على تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية باستخدام الطاقة الميكانيكية الناتجة عن المصادر المختلفة، مثل تدفق المياه. ينتج عن هذه العملية تشكيل مجال مغناطيسي بواسطة الحث الكهربائي في المولد الأساسي، والذي يبدأ عملية التشغيل الرئيسية. ينتقل هذا المجال بعد ذلك إلى الجزء الثانوي من المولد أو الجزء الثابت، ليتحول في النهاية إلى تيار كهربائي. يتم توصيل هذا التيار الكهربائي بدائرة كهربائية خارجية للاستفادة منه، ويمكن زيادة كمية الطاقة المنتجة من خلال تعزيز الطاقة الحركية. وقد تم اعتماد المولد الكهربائي في العديد من الأجهزة الكهربائية، كما يمكن استخدامه كشكل مستقل للحصول على الطاقة.