Qu'est-ce qu'un générateur homopolaire?

Un générateur homopolaire est un type de générateur électrique qui produit un courant direct (DC) à l'aide d'un disque conducteur électrique qui tourne dans un champ magnétique statique.Le disque est à un angle droit par rapport au champ magnétique, donc sa rotation crée une différence de potentiel électrique entre le centre du disque et son bord.Les contacts des brosses connectent le bord du disque à l'arbre qui tourne le disque.La polarité du courant électrique dépend de la direction de rotation par rapport au champ magnétique.Il est appelé homopolaire ou unipolaire car un seul pôle de l'aimant est utilisé.

Il existe en fait deux modes de fonctionnement dans lesquels un générateur homopolaire peut produire de la puissance.L'aimant stationnaire et le disque rotatif sont la méthode la plus courante, mais si l'aimant et le disque tournent, la puissance est toujours générée.Cela est possible en raison de la force de Lorentz, qui est la force que les électrons causée par le champ électromagnétique.

Michael Faraday a inventé le générateur homopolaire en 1831, conduisant à l'un de ses noms alternatifs, le disque Faraday.Les premières versions de cet appareil n'étaient pas des sources de puissance électrique particulièrement efficaces, mais elles ont démontré les principes maintenant utilisés par les dynamos commutés pour produire un courant direct.L'inefficacité des premiers générateurs homopolaires était principalement due au contre-flux du courant;L'aimant induit le flux primaire de courant sur la partie du disque qui est directement en dessous de l'aimant, mais ce courant circule vers les zones du disque qui sont loin du champ magnétique.Ce contre-flux chauffe le disque plutôt que de produire un courant électrique.

Les générateurs homopolaires modernes résolvent partiellement ce problème en arrangeant une série d'aimants autour du périmètre du disque.Cela permet au champ magnétique de rester stable du centre au bord du disque.Le degré de contre-flux est considérablement réduit, ce qui augmente l'efficacité du générateur.

Couramment utilisé à des fins de démonstration, un petit générateur homopolaire ne produit que quelques volts, tandis que des générateurs plus grands, tels que ceux utilisés dans la recherche scientifique, peuvent produire quelques centaines de volts.Certains systèmes de génération d'électricité utilisent plusieurs générateurs homopolaires pour produire des milliers de volts, mais en général, ils n'ont pas beaucoup d'utilisations industrielles pratiques.Un générateur homopolaire peut être conçu pour avoir une très faible résistance, il peut donc produire de grandes quantités de courant, parfois plus de 1 million d'ampères.