Qu'est-ce qu'un générateur homopolaire?
Un générateur homopolaire est un type de générateur électrique qui produit un courant continu à l'aide d'un disque électriquement conducteur qui tourne dans un champ magnétique statique. Le disque étant perpendiculaire au champ magnétique, sa rotation crée une différence de potentiel électrique entre le centre du disque et sa jante. Les contacts de brosse relient le bord du disque à l’arbre qui fait tourner le disque. La polarité du courant électrique dépend du sens de rotation par rapport au champ magnétique. Il est appelé "homopolaire" ou "unipolaire" car un seul pôle de l'aimant est utilisé.
Il existe en fait deux modes de fonctionnement dans lesquels un générateur homopolaire peut produire de l'énergie. La méthode la plus courante consiste à utiliser un aimant fixe et un disque en rotation, mais si l’aimant et le disque tournent, de la puissance est toujours générée. Ceci est possible grâce à la force de Lorentz, qui est la force des électrons causée par le champ électromagnétique.
Michael Faraday a inventé le générateur homopolaire en 1831, menant à l'un de ses noms alternatifs, le disque de Faraday. Les premières versions de cet appareil n'étaient pas des sources d'énergie électrique particulièrement efficaces, mais elles démontraient les principes maintenant utilisés par les dynamos à commutation pour produire du courant continu. L'inefficacité des premiers générateurs homopolaires était principalement due au contre-courant du courant; l'aimant induit le courant primaire de courant sur la partie du disque située directement sous l'aimant, mais ce courant circule vers les zones du disque qui sont éloignées du champ magnétique. Ce contre-courant chauffe le disque plutôt que de produire du courant électrique.
Les générateurs homopolaires modernes résolvent partiellement ce problème en disposant une série d'aimants autour du périmètre du disque. Cela permet au champ magnétique de rester stable du centre au bord du disque. Le degré de contre-courant est fortement réduit, ce qui augmente l'efficacité du générateur.
Couramment utilisé à des fins de démonstration, un petit générateur homopolaire ne produit que quelques volts, tandis que les plus gros, tels que ceux utilisés dans la recherche scientifique, peuvent produire quelques centaines de volts. Certains systèmes de production d'électricité utilisent plusieurs générateurs homopolaires pour produire des milliers de volts, mais ils n'ont généralement pas beaucoup d'utilisations industrielles pratiques. Un générateur homopolaire peut avoir une très faible résistance, ce qui lui permet de produire de grandes quantités de courant, dépassant parfois 1 million d'ampères.