Was ist ein homopolarer Generator?

Ein homopolarer Generator ist eine Art elektrischer Generator, der mit einer elektrisch leitenden Scheibe Gleichstrom (DC) erzeugt, die sich innerhalb eines statischen Magnetfelds dreht. Die Scheibe befindet sich im rechten Winkel zum Magnetfeld, sodass ihre Rotation eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Zentrum der Scheibe und ihrem Rand erzeugt. Bürstenkontakte verbinden die Scheibenkante an die Welle, die die Festplatte dreht. Die Polarität des elektrischen Stroms hängt von der Rotationsrichtung in Bezug auf das Magnetfeld ab. Es wird als "homopolar" oder "unipolar" bezeichnet, da nur ein Polpol des Magneten verwendet wird. Der stationäre Magnet und die rotierende Scheibe sind die häufigste Methode, aber wenn sich sowohl der Magnet als auch die Scheibe drehen, wird immer noch Strom erzeugt. Dies ist aufgrund der Lorentz -Kraft möglich, dh der Kraft der Elektronen, die durch das elektromagnetische Feld verursacht werden.

Michael Faraday erfand 1831 den Homopolargenerator und führte zu einem seiner alternativen Namen, der Faraday -Disc. Frühe Versionen dieses Geräts waren nicht besonders effiziente Quellen für elektrische Leistung, zeigten jedoch die von verwendeten Prinzipien, die jetzt von übernommenem Dynamos verwendet wurden, um einen Gleichstrom zu erzeugen. Die Ineffizienz der frühen homopolaren Generatoren war hauptsächlich auf den Gegenstrom zurückzuführen; Der Magnet induziert den primären Stromfluss auf der Scheibe, die sich direkt unter dem Magneten befindet, aber dieser Strom zirkuliert in Bereiche der Scheibe, die vom Magnetfeld entfernt sind. Dieser Gegenfluss erwärmt die Scheibe, anstatt elektrischen Strom zu erzeugen.

moderne homopolare Generatoren lösen dieses Problem teilweise durch, indem sie eine Reihe von Magneten rund um den Umfang der Scheibe anordnen. Dies ermöglicht es dem Magnetfeld, von der Mitte bis zur Scheibe stetig zu bleiben. Der Grad des Gegenflusses wird stark reduzierted, was die Effizienz des Generators erhöht.

üblicherweise für Demonstrationszwecke verwendet, produziert ein kleiner homopolarer Generator nur wenige Volt, während größere Generatoren, wie sie in der wissenschaftlichen Forschung verwendet werden, einige hundert Volt produzieren können. Einige Systeme für elektrische Erzeugung verwenden mehrere homopolare Generatoren, um Tausende von Volt zu produzieren, aber im Allgemeinen haben sie nicht viele praktische industrielle Verwendungen. Ein homopolarer Generator kann so ein sehr niedriger Widerstand haben, sodass er große Mengen an Strom erzeugen kann, gelegentlich über 1 Million Ampere.