Homopolaire generator

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Dit is een oude versie van deze pagina, bewerkt door Hansmuller (overleg | bijdragen) op 26 okt 2010 om 22:12. (nieuw artikel vertaald van Engelse wiki: ''Een homopolaire generator is een gelijkstroom generator bestaande uit een geleidende schijf die draait in een uniform haaks statisch magneetveld. '')
Deze versie kan sterk verschillen van de huidige versie van deze pagina.
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
De Faraday-schijf, de eerste homopolaire generator
Faraday-schijf
Principe van de generator met Faraday-schijf

Een homopolaire generator is een gelijkstroom generator bestaande uit een geleidende schijf die draait in een uniform haaks statisch magneetveld. Tussen de as en de rand van de schijf wordt een potentiaalverschil opgewekt, waarvan de richting afhangt van de draairichting van de schijf en de richting van het magneetveld. Dit type generator staat ook bekend als unipolaire generator, acyclische generator, schijfdynamo of Faraday-schijf. De opgewekte spanning is meestal maar een paar volt bij kleine demonstratiemodellen, maar grote generatoren voor onderzoeksdoeleinden kunnen honderden volt opwekken. Sommige installaties bestaan uit verscheidene generatoren achter elkaar die een nog hogere spanning kunnen bereiken.[1] Het bijzondere aan de homopolaire generator is dat hij enorm sterke stromen kan opwekken, soms van meer dan een miljoen ampère, omdat de inwendige weerstand bijzonder laag kan zijn.

De Faraday-schijf

Michael Faraday was de eerste die een homopolaire generator ontwikkelde tijdens zijn experimenten in 1831. Daarom heet dit type wel de Faraday-schijf, waarmee het tijdperk van de moderne dynamo's begon: elektrische generatoren die gebruik maken van een magnetisch veld. De Faraday-schijf was bijzonder inefficiënt en onpraktisch, maar hij bewees dat elektrisch vermogen opgewekt kan worden door magnetisme. Hij was de voorloper van gelijkstroomdynamo's met commutator en later wisselstroomgeneratoren.

De Faraday-schijf was vooral inefficiënt door het teruglopen van stroom. Terwijl meteen onder de magneet elektrische inductiestroom werd opgewekt, liep de stroom terug naar gebieden buiten het magnetische veld. Deze tegenstroom beperkte het vermogen dat de draden konden opvangen en leidde tot warmteverliezen in de koperen schijf. Latere homopolaire generatoren losten dit probleem op door een reeks magneten langs de rand van de schijf te plaatsen zodat een constant magneetveld ontstond van de as van de schijf tot de rand zodat nergens meer tegenstroom kon lopen.

Natuurkundig principe

Als alle andere dynamo's zet de Faraday-schijf kinetische energie om in electrische energie. De schijf kan begrepen worden met Faraday's eigen inductiewet. Deze wet stelt dat er een elektrische stroom wordt opgewekt in een gesloten stroomkring als de magnetische flux door die kring van ricthing of grootte verandert. Maar bij de Faraday-schijf bestaat de stroomkring uit elke strook van de schijf van de as naar de rand en verder uit de uitwendige kring.

Maar de Lorentzkracht verklaart de werking van de schijf eenvoudiger. Deze wet, die dertig jaar na Faraday's overlijden werd ontdekt, zegt dat de kracht op een elektron evenredig is met het vectorprodukt van zijn snelheid en het magnetische veld. Meetkundig betekent dit dat de kracht haaks staat op de snelheid en het magnetisch veld. De stroom van elektronen langs de straal van de schijf leidt tot ladingsscheiding in de schijf tussen de as en de rand, zodat er een elektrische stroom gaat lopen als de kring gesloten wordt.[2]

Zie ook

Literatuur

  • Don Lancaster, "Shattering the homopolar myths". Tech Musings, October, 1997. (PDF)
  • Don Lancaster, "Understanding Faraday's Disk". Tech Musings, October, 1997. (PDF)
  • John David Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley, 3rd ed. 1998, ISBN 0-471-30932-X
  • Richard A. Marshall en William F. Weldon, "Parameter Selection for Homopolar Generators Used as Pulsed Energy Stores", Center for Electromechanics, University of Texas, Austin, Jul. 1980. (tevens in: Electrical Machines and Electromechanics, 6:109–127, 1981.)
  • Arthur I. Miller, "Unipolar Induction: A Case Study of the Interaction between Science and Technology," Annals of Science, Volume 38, pp. 155–189 (1981).
  • Olivier Darrigol, Electrodynamics from Ampere to Einstein, Oxford University Press, 2000, ISBN 0-19-850594-9
  • Trevor Ophel en John Jenkin, (1996) Fire in the belly : the first 50 years of the pioneer school at the ANU Canberra : Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian National University. ISBN 0-85800-048-2. (PDF)
  • Thomas Valone, The Homopolar Handbook : A Definitive Guide to Faraday Disk and N-Machine Technologies. Washington, DC, U.S.A.: Integrity Research Institute, 2001. ISBN 0-9641070-1-5

Externe links en literatuur

  1. ↑ Losty, H.H.W & Lewis, D.L. (1973) Homopolar Machines. Philosophical Transactions for the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 275 (1248), 69-75
  2. ↑ Electromagnetic Field Theory, 2nd ed. by Bo Thidé, Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Sweden
Zie de categorie Generatoren van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Homopolaire_generator&oldid=23056118"