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,
• U_e - napięcie generowane w dysku,
• ω - prędkość obrotowa dysku,
• B_z - składowa indukcji magnetycznej prostopadła do dysku.

Zobacz też

• maszyna N
• dynamo

Linki zewnętrzne

• Eksperyment z dyskiem ( ang. )
• Dynamo we wnętrzu Ziemi

Przypisy