Che cos'è un generatore omopolare?

Un generatore omopolare è un tipo di generatore elettrico che produce corrente continua (CC) utilizzando un disco elettricamente conduttivo che ruota all'interno di un campo magnetico statico. Il disco è ad angolo retto rispetto al campo magnetico, quindi la sua rotazione crea una differenza di potenziale elettrico tra il centro del disco e il suo bordo. I contatti a spazzola collegano il bordo del disco all'albero che ruota il disco. La polarità della corrente elettrica dipende dalla direzione di rotazione rispetto al campo magnetico. Viene definito "omopolare" o "unipolare" perché viene utilizzato solo un polo del magnete.

Esistono in realtà due modalità di funzionamento in cui un generatore omopolare può produrre energia. Il magnete stazionario e il disco rotante sono il metodo più comune, ma se sia il magnete che il disco ruotano, viene comunque generata energia. Ciò è possibile grazie alla forza di Lorentz, che è la forza che gli elettroni hanno causato dal campo elettromagnetico.

Michael Faraday inventò il generatore omopolare nel 1831, portando a uno dei suoi nomi alternativi, il disco di Faraday. Le prime versioni di questo dispositivo non erano fonti di energia elettrica particolarmente efficienti, ma hanno dimostrato i principi ora utilizzati dalle dinamo commutate per produrre corrente continua. L'inefficienza dei primi generatori omopolari era principalmente dovuta al controflusso di corrente; il magnete induce il flusso primario di corrente sulla parte del disco che è direttamente sotto il magnete, ma questa corrente circola verso aree del disco che sono lontane dal campo magnetico. Questo contro-flusso riscalda il disco anziché produrre corrente elettrica.

I moderni generatori omopolari risolvono parzialmente questo problema organizzando una serie di magneti attorno al perimetro del disco. Ciò consente al campo magnetico di rimanere stabile dal centro al bordo del disco. Il grado di controflusso è notevolmente ridotto, il che aumenta l'efficienza del generatore.

Comunemente utilizzato a scopo dimostrativo, un piccolo generatore omopolare produce solo pochi volt, mentre generatori più grandi, come quelli utilizzati nella ricerca scientifica, possono produrre alcune centinaia di volt. Alcuni sistemi di generazione elettrica utilizzano più generatori omopolari per produrre migliaia di volt, ma in generale non hanno molti usi pratici industriali. Un generatore omopolare può essere fatto per avere una resistenza molto bassa, quindi può produrre grandi quantità di corrente, a volte oltre 1 milione di ampere.