Che cos'è un motore omopolare?
Un motore omopolare è un dispositivo che converte un campo magnetico e una corrente elettrica diretta (CC) in movimento. Le parti principali sono un magnete permanente con un disco e un albero di metallo adiacenti; omopolare significa che solo un polo o un lato del magnete si trova accanto al rotore. La corrente continua viene applicata al disco e ruota a causa degli effetti della corrente che passa attraverso il campo magnetico. Lo scienziato Michael Faraday dimostrò per la prima volta l'effetto nel 1821 con un filo che ruotava attorno a un magnete in un bagno di mercurio.
L'elettricità può anche essere generata da un motore omopolare, che funge da generatore ruotando il disco di metallo attraverso il campo magnetico. Il disco rotante creerà una corrente CC che può essere immagazzinata in una batteria. Sebbene questo principio non sia pratico per le strutture di grande generazione, un generatore unipolare può essere utile quando è necessaria la corrente CC.
Un'altra variante del motore omopolare era la ruota di Barlow. Il matematico Peter Barlow sviluppò la ruota nel 1822 per dimostrare l'effetto di Faraday. La ruota di Barlow utilizza un disco di metallo rotante collegato a una batteria e sospeso sopra un vassoio o una depressione di mercurio circondato da un magnete permanente. Quando il disco rotante viene abbassato nel mercurio e viene completato un circuito elettrico, la corrente interagisce con il campo magnetico e la ruota gira.
Un vantaggio della tecnologia dei motori unipolari è la riduzione delle parti. Anche i motori con statore a bobina e rotore devono utilizzare un commutatore per il corretto funzionamento. Un commutatore è un dispositivo che inverte la polarità del motore mentre il rotore gira. Ciò è necessario perché il rotore cambia posizione nel campo magnetico del motore e la modifica della polarità è necessaria per fornire la coppia o la forza di rotazione.
Esistono diverse applicazioni pratiche per un motore omopolare. La propulsione della nave iniziò a utilizzare questi motori nel XX secolo, con le trasmissioni elettriche che sostituivano i motori diesel collegati agli alberi di trasmissione che passavano attraverso lo scafo della nave. I generatori elettrici possono produrre corrente continua per sistemi collegati direttamente alle eliche.
A partire dall'inizio del XXI secolo, i motori elettrici sono stati installati in bacini rotanti sotto la chiglia di una nave in grado di fornire la spinta in qualsiasi direzione. Questa tecnologia offre una buona efficienza di propulsione e fornisce un eccellente controllo della nave per l'attracco e le manovre. I pod possono essere controllati dal ponte di una nave con un joystick ed eliminare gli alberi di trasmissione con la loro manutenzione e potenziali problemi di perdite.
Una tecnologia studiata in vari dispositivi sin dal 1700 è l'accelerazione lineare, nota nello sviluppo delle armi come un cannone ferroviario. Gli acceleratori lineari sfruttano i principi motori di Faraday alimentando una doppia rotaia con energia elettrica. Una slitta di metallo o un proiettile poggia sulla parte superiore delle rotaie, con la corrente che passa attraverso la slitta da una rotaia all'altra. L'effetto risultante è un motore omopolare. Invece di ruotare, tuttavia, la slitta o il proiettile viene azionato a velocità crescenti lungo il binario.