Еднополюсен генератор

Еднополюсен генератор

Еднополюсният генератор е постояннотоков електрически генератор, който работи на принципа на Фарадеевия диск (на фигурата). Характерно за подобна машина е, че е единствена по рода си въртяща се машина, която генерира постоянен ток без комутатор или токоизправител. Електродвижещото напрежение е неизменно по посока за дадена посока на въртене (и посока на магнитното поле), откъдето произлиза и името – еднополюсен генератор. Действието се обяснява по следния начин. Един диск от проводящ материал се върти с постоянна ъглова скорост ω в хомогенно и паралелно на оста на диска постоянно магнитно поле $𝐁=B_z{𝐞}_{𝐳}$. Клемите на генератора са свързани към оста и периферията на диска с четкови контакти. Поради азимуталното движение в магнитно поле със скорост $v_{\alpha }=\omega r$, електроните в диска изпитват радиална сила:

${𝐅}_{𝐫}=e𝐯\mathbf{\times }𝐁=e{v}_{\alpha }{B}_z{𝐞}_{𝐫}=e\omega r{B}_z{𝐞}_{𝐫}$,

където $e$ е заряда на електрона, а ${𝐞}_{𝐫}$ единичния вектор в радиално направление (направление по радиуса на диска).

при което дискът се поляризира (зарежда) и се образува ЕДН:

$𝐄=-𝐯\mathbf{\times }𝐁=-\omega r{B}_z{𝐞}_r$

Индуцираното на външния диаметър напрежение има следния вид:

$U_e=-\underset{0}{\overset{a}{\int }}\omega r{B}_{z}dr=-\frac{1}{2}\omega a^2{B}_z$

Любопитен факт е, че това е единственият генератор, при който магнитът и металният диск могат да бъдат напълно неподвижни един спрямо друг. Дискът е в движение единствено спрямо околното пространство. Ефект, познат като „парадокс на Фарадей“.