O que é um gerador homopolar?

Um gerador homopolar é um tipo de gerador elétrico que produz corrente contínua (CC) usando um disco eletricamente condutor que gira dentro de um campo magnético estático. O disco está em ângulo reto com o campo magnético; portanto, sua rotação cria uma diferença de potencial elétrico entre o centro do disco e sua borda. Os contatos da escova conectam a borda do disco ao eixo que gira o disco. A polaridade da corrente elétrica depende do sentido de rotação em relação ao campo magnético. É referido como "homopolar" ou "unipolar" porque apenas um pólo do ímã é usado.

Na verdade, existem dois modos de operação nos quais um gerador homopolar pode produzir energia. O ímã fixo e o disco rotativo são o método mais comum, mas se o ímã e o disco estiverem girando, a energia ainda será gerada. Isso é possível devido à força de Lorentz, que é a força que os elétrons causam pelo campo eletromagnético.

Michael Faraday inventou o gerador homopolar em 1831, levando a um de seus nomes alternativos, o disco de Faraday. As versões anteriores deste dispositivo não eram fontes particularmente eficientes de energia elétrica, mas demonstravam os princípios agora usados ​​pelos dínamos comutados para produzir corrente direta. A ineficiência dos primeiros geradores homopolares deveu-se principalmente ao contrafluxo de corrente; o ímã induz o fluxo primário de corrente na parte do disco diretamente abaixo do ímã, mas essa corrente circula em direção a áreas do disco afastadas do campo magnético. Esse contrafluxo aquece o disco em vez de produzir corrente elétrica.

Os geradores homopolares modernos resolvem parcialmente esse problema organizando uma série de ímãs em torno do perímetro do disco. Isso permite que o campo magnético permaneça estável do centro até a borda do disco. O grau de contrafluxo é bastante reduzido, o que aumenta a eficiência do gerador.

Comumente usado para fins de demonstração, um pequeno gerador homopolar produz apenas alguns volts, enquanto geradores maiores, como os usados ​​em pesquisas científicas, podem produzir algumas centenas de volts. Alguns sistemas de geração elétrica usam vários geradores homopolares para produzir milhares de volts, mas em geral eles não têm muitos usos industriais práticos. Um gerador homopolar pode ser fabricado com uma resistência muito baixa, de modo a produzir grandes quantidades de corrente, ocasionalmente superiores a 1 milhão de amperes.