Hvad er en homopolær generator?
En homopolær generator er en type elektrisk generator, der producerer jævnstrøm (DC) ved hjælp af en elektrisk ledende disk, der roterer inden for et statisk magnetfelt.Disken er i en rigtig vinkel til magnetfeltet, så dens rotation skaber en elektrisk potentialeforskel mellem midten af disken og dens kant.Børstekontakter forbinder kanten af disken til skaftet, der roterer disken.Polariteten i den elektriske strøm afhænger af rotationsretningen med hensyn til magnetfeltet.Det omtales som homopolar eller unipolar, fordi kun en pol af magneten anvendes.
Der er faktisk to driftsmetoder, hvor en homopolær generator kan producere strøm.Den stationære magnet og roterende disk er den mest almindelige metode, men hvis både magneten og disken spinder, genereres der stadig strøm.Dette er muligt på grund af Lorentz -styrken, som er den kraft, elektronerne forårsaget af det elektromagnetiske felt.
Michael Faraday opfandt den homopolære generator i 1831, hvilket førte til et af dens alternative navne, Faraday -disken.Tidlige versioner af denne enhed var ikke særlig effektive kilder til elektrisk strøm, men de demonstrerede de principper, der nu blev brugt af kommuttede Dynamos til at producere jævnstrøm.Ineffektiviteten af tidlige homopolære generatorer skyldtes hovedsageligt strømmen;Magneten inducerer den primære strøm af strøm på den del af den disk, der er direkte under magneten, men denne strøm cirkulerer mod områder på 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 diskens omkreds.Dette gør det muligt for magnetfeltet at forblive stabilt fra midten til kanten af disken.Graden af modstrømning reduceres kraftigt, hvilket øger generatorens effektivitet.
Almindeligt brugt til demonstrationsformål producerer en lille homopolær 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 homopolære generatorer til at producere tusinder af volt, men generelt har de ikke mange praktiske industrielle anvendelser.En homopolær generator kan laves til at have en meget lav modstand, så den kan producere store mængder strøm, lejlighedsvis over 1 million ampere.