Co je homopolární generátor?

Homopolární generátor je typ elektrického generátoru, který produkuje přímý proud (DC) pomocí elektricky vodivého disku, který se otáčí uvnitř statického magnetického pole. Disk je v pravém úhlu k magnetickému poli, takže jeho rotace vytváří rozdíl elektrického potenciálu mezi středem disku a jeho okraje. Kontakty štětce Připojte okraj disku k hřídelu, který otočí disk. Polarita elektrického proudu závisí na směru rotace s ohledem na magnetické pole. Je označován jako „homopolární“ nebo „unipolární“, protože se používá pouze jeden pól magnetu. Stacionární magnet a rotující disk jsou nejběžnější metodou, ale pokud se magnet i disk otáčí, je stále generována energie. To je možné kvůli Lorentzově síle, což je síla elektrony způsobené elektromagnetickým polem.

Michael Faraday vynalezl homopolární generátor v roce 1831, což vedlo k jednomu z jeho alternativních jmen, Faraday Disc. První verze tohoto zařízení nebyly nijak zvlášť efektivními zdroji elektrické energie, ale prokázaly principy, které nyní používají dojíždějící Dynamos k produkci přímého proudu. Neefektivnost časných homopolárních generátorů byla způsobena hlavně protiopatřením proudu; Magnet indukuje primární tok proudu na části disku, který je přímo pod magnetem, ale tento proud cirkuluje směrem k oblastem disku, které jsou mimo magnetické pole. Tento protiútok zahřívá disk spíše než produkuje elektrický proud.

Moderní homopolární generátory tento problém částečně vyřeší uspořádáním řady magnetů kolem obvodu disku. To umožňuje magnetickému poli zůstat stabilní od středu k okraji disku. Stupeň protiopatření je výrazně redukovánEd, který zvyšuje účinnost generátoru.

, který se běžně používá pro demonstrační účely, malý homopolární generátor produkuje pouze několik voltů, zatímco větší generátory, jako jsou generátory používané ve vědeckém výzkumu, mohou produkovat několik set voltů. Některé systémy výroby elektrického řízení používají k výrobě tisíců voltů více homopolárních generátorů, ale obecně nemají mnoho praktických průmyslových využití. Homopolární generátor může být vyroben tak, aby měl velmi nízký odpor, takže může produkovat velké množství proudu, příležitostně přesahující 1 milion ampérů.