Co to jest silnik homopolarny?

Silnik homopolarny jest urządzeniem, które przekształca pole magnetyczne i bezpośredni prąd elektryczny (DC) w ruch. Główne części są magnesem stałym z przylegającym metalowym dyskiem i wałem; homopolar oznacza, że ​​tylko jeden biegun lub strona magnesu znajduje się obok wirnika. Prąd stały jest przyłożony do tarczy i obraca się w wyniku działania prądu przepływającego przez pole magnetyczne. Naukowiec Michael Faraday po raz pierwszy zademonstrował ten efekt w 1821 r., Gdy drut obracał się wokół magnesu w kąpieli rtęciowej.

Energia elektryczna może być również wytwarzana przez silnik homopolarny, który działa jak generator, obracając metalowy dysk przez pole magnetyczne. Obracająca się tarcza wytworzy prąd stały, który może być przechowywany w akumulatorze. Chociaż zasada ta nie jest praktyczna w przypadku obiektów dużych generacji, jednobiegunowy generator może być przydatny, gdy potrzebny jest prąd stały.

Inną odmianą silnika homopolarnego było koło Barlowa. Matematyk Peter Barlow opracował koło w 1822 roku, aby zademonstrować efekt Faradaya. Koło Barlowa wykorzystuje obrotowy metalowy dysk podłączony do akumulatora i zawieszony nad tacką lub rynną z rtęci otoczoną magnesem trwałym. Kiedy obracający się dysk jest opuszczany do rtęci i obwód elektryczny jest zakończony, prąd oddziałuje z polem magnetycznym i koło się obraca.

Zaletą technologii silników jednobiegunowych jest redukcja części. Silniki z stojanem z cewką drucianą i wirnikiem muszą również używać komutatora do prawidłowego działania. Komutator to urządzenie, które odwraca biegunowość silnika podczas obracania się wirnika. Jest to konieczne, ponieważ wirnik zmienia pozycję w polu magnetycznym silnika, a zmiana polaryzacji jest potrzebna do zapewnienia momentu obrotowego lub siły obrotowej.

Istnieje wiele praktycznych zastosowań silnika homopolarnego. Napęd statku zaczął korzystać z tych silników w XX wieku, a napędy elektryczne zastąpiły silniki Diesla połączone z wałami napędowymi przechodzącymi przez kadłub statku. Generatory elektryczne mogą wytwarzać energię prądu stałego dla systemów podłączonych bezpośrednio do śmigieł.

Począwszy od początku XXI wieku, napędy elektryczne były instalowane w obracających się kapsułach pod kilem statku, które mogą zapewniać ciąg w dowolnym kierunku. Technologia ta zapewnia dobrą wydajność napędu i zapewnia doskonałą kontrolę statku podczas dokowania i manewrowania. Strąkami można sterować z mostka statku za pomocą joysticka i eliminować wały napędowe przy ich konserwacji i potencjalnych problemach z wyciekiem.

Technologia badana w różnych urządzeniach od 1700 roku to przyspieszenie liniowe, znane w rozwoju broni jako działo szynowe. Akceleratory liniowe wykorzystują zasady silnika Faradaya, zasilając podwójną szynę energią elektryczną. Metalowe sanki lub pociski spoczywają na szynach, a prąd przepływa przez sanie z jednej szyny na drugą. Powstały efekt jest silnikiem homopolarnym. Jednak zamiast obracać się, sanie lub pociski są napędzane przy rosnących prędkościach wzdłuż szyny.