Co to jest generator homopolarny?

Homopolarne generator jest rodzajem generatora elektrycznego, który wytwarza prąd stały (DC) przy użyciu dysku przewodzącego elektrycznie, który obraca się w statycznym polu magnetycznym.Dysk jest pod kątem prostym do pola magnetycznego, więc jego obrót powoduje różnicę potencjału elektrycznego między środkiem dysku a jego obręczy.Kontakty pędzla Podłącz krawędź dysku do wału, który obraca dysk.Polaryzacja prądu elektrycznego zależy od kierunku obrotu w odniesieniu do pola magnetycznego.Jest nazywany homopolarnym lub jednobiegunowym, ponieważ używany jest tylko jeden biegun magnesu.

Istnieją w rzeczywistości dwa tryby działania, w których generator homopolarnego może wytwarzać moc.Magnes stacjonarny i obrotowy dysk jest najczęstszą metodą, ale jeśli zarówno magnes, jak i dysk obracają się, moc jest nadal generowana.Jest to możliwe z powodu siły Lorentza, która jest siłą elektronów spowodowaną przez pole elektromagnetyczne.

Michael Faraday wynalazł generator homopolarny w 1831 r., Prowadząc do jednej z jego alternatywnych nazwisk Faraday.Wczesne wersje tego urządzenia nie były szczególnie wydajnymi źródłami energii elektrycznej, ale wykazały zasady wykorzystywane obecnie przez osoby dojazne do produkcji prądu stałego.Nieefektywność wczesnych generatorów homopolarnych była głównie spowodowana przeciwnikiem prądu;Magnes indukuje pierwotny przepływ prądu w części dysku, który znajduje się bezpośrednio poniżej magnesu, ale prąd ten krąży w kierunku obszarów dysku, które znajdują się z dala od pola magnetycznego.Ten przeciwnik ogrzewa dysk, a nie wytwarzając prąd elektryczny.

Nowoczesne generatory homopolarne częściowo rozwiązują ten problem, układając serię magnesów wokół obwodu dysku.Umożliwia to pola magnetycznemu pozostanie stabilnym od środka do krawędzi dysku.Stopień kontrfrowaru jest znacznie zmniejszony, co zwiększa wydajność generatora.

Powszechnie stosowany do celów demonstracyjnych mały homopolarny generator wytwarza tylko kilka woltów, podczas gdy większe generatory, takie jak te stosowane w badaniach naukowych, mogą wytworzyć kilkaset woltów.Niektóre systemy wytwarzania elektrycznego wykorzystują wiele homopolarnych generatorów do wytwarzania tysięcy woltów, ale ogólnie nie mają one wielu praktycznych zastosowań przemysłowych.Homopolarny generator może mieć bardzo niski opór, dzięki czemu może wytwarzać duże ilości prądu, czasami przekraczające 1 milion amperów.