Was ist ein homopolarer Generator?

Ein homopolarer Generator ist eine Art elektrischer Generator, der mit einer elektrisch leitenden Scheibe Gleichstrom (Gleichstrom) erzeugt, die sich innerhalb eines statischen Magnetfelds dreht.Die Scheibe befindet sich im rechten Winkel zum Magnetfeld, sodass ihre Rotation eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Zentrum der Scheibe und ihrem Rand erzeugt.Bürstenkontakte verbinden die Kante der Festplatte an die Welle, die die Festplatte dreht.Die Polarität des elektrischen Stroms hängt von der Rotationsrichtung in Bezug auf das Magnetfeld ab.Es wird als homopolar oder unipolar bezeichnet, da nur ein Polpol des Magneten verwendet wird.

Es gibt tatsächlich zwei Betriebsarten, bei denen ein homopolarer Generator Strom erzeugen kann.Der stationäre Magnet und die rotierende Scheibe sind die häufigste Methode, aber wenn sich sowohl der Magnet als auch die Scheibe drehen, wird immer noch Strom erzeugt.Dies ist aufgrund der Lorentz -Kraft möglich, die die Kraft der Elektronen ist, die durch das elektromagnetische Feld verursacht wurde.Frühe Versionen dieses Geräts waren nicht besonders effiziente Quellen für elektrische Leistung, zeigten jedoch die von verwendeten Prinzipien, die jetzt von übernommenem Dynamos verwendet wurden, um einen Gleichstrom zu erzeugen.Die Ineffizienz der frühen homopolaren Generatoren war hauptsächlich auf den Gegenstrom zurückzuführen;Der Magnet induziert den primären Stromfluss auf der Scheibe, die sich direkt unter dem Magneten befindet, aber dieser Strom zirkuliert in Bereiche der Scheibe, die vom Magnetfeld entfernt sind.Dieser Gegenfluss erwärmt die Scheibe, anstatt elektrische Strom zu erzeugen.

Moderne homopolare Generatoren lösen dieses Problem teilweise auf, indem sie eine Reihe von Magneten rund um den Umfang der Scheibe anordnet.Dadurch kann das Magnetfeld von der Mitte bis zum Rand der Scheibe stabil bleiben.Der Grad des Gegenflusses wird stark reduziert, was die Effizienz des Generators erhöht.

Für Demonstrationszwecke wird ein kleiner homopolarer Generator nur wenige Volt produziert, während größere Generatoren, wie sie in der wissenschaftlichen Forschung verwendet werden, einige hundert Volt produzieren können.Einige Systeme für elektrische Erzeugung verwenden mehrere homopolare Generatoren, um Tausende von Volt zu produzieren, aber im Allgemeinen haben sie nicht viele praktische industrielle Verwendungen.Ein homopolarer Generator kann so ein sehr niedriger Widerstand haben, sodass er gelegentlich große Mengen an Strom produzieren kann, die über 1 Million Ampere hinausgehen.