Što je homopolarni generator?

Homopolarni generator je vrsta električnog generatora koji proizvodi istosmjernu struju (DC) pomoću električno vodljivog diska koji se rotira unutar statičkog magnetskog polja. Disk je pod pravim kutom u odnosu na magnetsko polje, pa njegova rotacija stvara električnu potencijalnu razliku između središta diska i njegovog ruba. Kontakti četke povezuju rub diska s osovinom koja rotira disk. Polaritet električne struje ovisi o smjeru rotacije u odnosu na magnetsko polje. Naziva se “homopolarnim” ili “unipolarnim” jer se koristi samo jedan pol magneta.

Zapravo postoje dva načina rada u kojima homopolarni generator može proizvoditi energiju. Stacionarni magnet i rotirajući disk najčešća su metoda, ali ako se i magnet i disk okreću, energija se i dalje stvara. To je moguće zbog Lorentzove sile, koja je sila koju elektroni uzrokuju elektromagnetskim poljem.

Michael Faraday izumio je homopolarni generator 1831., što je dovelo do jednog od njegovih alternativnih naziva, Faradayev disk. Rane verzije ovog uređaja nisu bile osobito učinkoviti izvori električne energije, ali su demonstrirali principe koje sada koriste komutirani dinamo za proizvodnju istosmjerne struje. Neučinkovitost ranih homopolarnih generatora uglavnom je bila posljedica protutoka struje; magnet inducira primarni tok struje na dijelu diska koji je neposredno ispod magneta, ali ta struja cirkulira prema područjima diska koja su udaljena od magnetskog polja. Ovaj protutok zagrijava disk umjesto da proizvodi električnu struju.

Moderni homopolarni generatori djelomično rješavaju ovaj problem postavljanjem niza magneta oko perimetra diska. To omogućuje da magnetsko polje ostane postojano od središta do ruba diska. Stupanj protutoka je uvelike smanjen, što povećava učinkovitost generatora.

Uobičajeno korišten u demonstracijske svrhe, mali homopolarni generator proizvodi samo nekoliko volti, dok veći generatori, poput onih koji se koriste u znanstvenim istraživanjima, mogu proizvesti nekoliko stotina volti. Neki sustavi za proizvodnju električne energije koriste više homopolarnih generatora za proizvodnju tisuća volti, ali općenito nemaju mnogo praktične industrijske namjene. Homopolarni generator može se napraviti tako da ima vrlo mali otpor, tako da može proizvesti velike količine struje, povremeno veće od 1 milijun ampera.