Pengembangan generator listrik
Sebelum hubungan
antara magnet dan listrik ditemukan,
generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin
Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau
"influence". Generator Van
de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme yaitu penyaluran
muatan dari elektrode voltase-tinggi dan muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas
menggunakan pemisahan dua insulator.
Cakram Faraday
Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan
bahwa perbedaan
potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang
bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat
generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar
antara kutub magnet tapal
kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang
kecil.
Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan
oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak
terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet
akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus
balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi
panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan
selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet
yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet
yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang
dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks
magnetik.
Dinamo
Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga
untuk industri, dan masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21. Dinamo
menggunakan prinsip elektromagnetisme
untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik.
Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte
Pixii,
seorang pembuat peralatan dari Perancis.
Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah
"crank". Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga
kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat.
Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat
setiap kali sebuah kutub melewati kumparan. Lebih jauh lagi, kutub utara dan
selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah
komutator,
Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
DINAMO GRAMME
Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka
menginduksi "spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali. Antonio
Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya
dengan mengganti kumparan berputar dengan yang "toroidal", yang dia
ciptakan dengan mebungkus cincin besi. Ini berarti bahwa sebagian dari kumparan
terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar. Zénobe Gramme
menciptakan kembali desain ini beberapa tahun kemudian ketika mendesain
pembangkit listrik komersial untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya
sekarang dikenal dengan nama dinamo
Gramme. Beberapa versi dan peningkatan lain telah dibuat, tetapi
konsep dasar dari memutar loop kawat yang tak pernah habis tetap berada di hati semua dinamo modern.
