Hvad er en homopolar generator?
En homopolær generator er en type elektrisk generator, der producerer jævnstrøm (DC) ved hjælp af en elektrisk ledende skive, der roterer inden for et statisk magnetfelt. Disken er i en ret vinkel på magnetfeltet, så dens rotation skaber en elektrisk potentialeforskel mellem diskens centrum og dens fælg. Børstekontakter forbinder kanten af disken til skaftet, der roterer disken. Polariteten af den elektriske strøm afhænger af rotationsretningen med hensyn til magnetfeltet. Det benævnes "homopolar" eller "unipolar", fordi kun en pol af magneten bruges.
Der er faktisk to driftsformer, hvor en homopolar generator kan producere strøm. Den stationære magnet og den roterende skive er den mest almindelige metode, men hvis både magneten og disken roterer, genereres der stadig kraft. Dette er muligt på grund af Lorentz-kraften, som er den kraft, elektronerne forårsaget af det elektromagnetiske felt.
Michael Faraday opfandt homopolargeneratoren i 1831, hvilket førte til et af dets alternative navne, Faraday-disken. Tidlige versioner af denne enhed var ikke særlig effektive kilder til elektrisk strøm, men de demonstrerede de principper, der nu bruges af kommuterede dynamoer til at producere jævnstrøm. Ineffektiviteten af de tidlige homopolare generatorer skyldtes hovedsageligt modstrømmen af strømmen; magneten inducerer den primære strøm af strømmen på den del af disken, der er direkte under magneten, men denne strøm cirkulerer mod områder af disken, der er væk fra magnetfeltet. Denne modstrøm opvarmer disken i stedet for at producere elektrisk strøm.
Moderne homopolære generatorer løser delvist dette problem ved at arrangere en række magneter omkring skiveens omkreds. Dette gør det muligt for magnetfeltet at forblive stabilt fra midten til kanten af disken. Graden af modstrøm er kraftigt reduceret, hvilket øger generatorens effektivitet.
Almindeligt anvendt til demonstrationsformål producerer en lille homopolar generator kun et par volt, mens større generatorer, såsom dem, der bruges i videnskabelig forskning, kan producere et par hundrede volt. Nogle elektriske produktionssystemer bruger flere homopolare generatorer til at producere tusinder af volt, men generelt har de ikke mange praktiske industrielle anvendelser. En homopolar generator kan fremstilles til at have en meget lav modstand, så den kan producere store mængder strøm, lejlighedsvis over 1 million ampere.