Rycina przedstawiająca dysk Faradaya
Schemat dysku Faradaya. B - pole magnetyczne, U - napięcie elektryczne.
Model generatora jednobiegunowego
Dysk Faradaya, tarcza Faradaya (generator jednobiegunowy) –
prądnica prądu stałego
wynaleziona przez
Michaela Faradaya
w
1831
.
Urządzenie
składa się z dysku wykonanego z przewodnika prądu elektrycznego, umieszczonego w stałym i prostopadłym do płaszczyzny dysku
polu magnetycznym
wytwarzanym przez
magnesy
. Podczas obrotu dysku, między środkiem a zewnętrzną częścią dysku powstaje napięcie (
siła elektromotoryczna
).
Prąd płynący dzięki temu napięciu jest odbierany przez szczotki. Jedne szczotki są podłączone do osi dysku a drugie do jego obwodu.
Dysk Faradaya był pierwszą prądnicą prądu stałego, mógł też pracować jako
silnik elektryczny
prądu stałego.
Prace nad prądnicami i silnikami unipolarnymi trwały intensywnie w
XIX
wieku aż do początku
XX
w., później były stosowane tylko w laboratoriach do uzyskiwania bardzo dużych
natężeń prądu
stałego.
Nikola Tesla
próbował przekształcić jednobiegunową prądnicę Faradaya w urządzenie do produkcji energii elektrycznej bez napędu, uważał że wystarczy zmniejszyć opory oraz odwrócić kierunek momentu hamującego przy przepływie prądu, by urządzenie raz wprawione w ruch, pracowało bez zasilania [1]. W
1889
roku uzyskał w USA patent na maszynę dynamoelektryczną, której konstrukcję - opartą na pomyśle Faradaya - udoskonalił pod względem wydajności przez zmniejszenie oporu i odwrócenie momentu napędowego. Jego prace były obarczone błędami, obecnie wiadomo, że metodą indukcji elektromagnetycznej nie można uzyskać
energii elektrycznej
bez dostarczenia energii.
Zasada działania
Powstawanie siły elektromagnetycznej w dysku tłumaczone może być przez zjawisko
Indukcji elektromagnetycznej
,
siły Lorentza
, siły elektromagnetycznej indukcji, a nawet
szczególnej teorii względności
.
- Uzasadnienie na podstawie siły elektromagnetycznej indukcji.
W przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym powstaje siła elektromagnetyczna:
Na podstawie powyższego wzoru, oraz zakładając, że indukcja magnetyczna jest jednakowa na całym promieniu dysku i prostopadła do powierzchni dysku. Napięcie powstające w dysku określa wzór:
gdzie:
- - siła elektromotoryczna indukcji,
- - prędkość elementu przewodnika,
- - indukcja magnetyczna,
- l - długość przewodnika,
- Ue - napięcie generowane w dysku,
- ω - prędkość obrotowa dysku,
- Bz - składowa indukcji magnetycznej prostopadła do dysku.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
Przypisy