


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 (porównaj: perpetuum mobile I rodzaju).
Zasada działania
[edytuj | edytuj kod]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,
- - długość przewodnika,
- - napięcie generowane w dysku,
- - prędkość obrotowa dysku,
- - składowa indukcji magnetycznej prostopadła do dysku,
- - promień dysku.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Nikola Tesla, "Notes on a Unipolar Dynamo". The Electrical Engineer, N.Y., Sept. 2, 1891. (Also available at tesla.hu, Article 18910902)
Linki zewnętrzne
[edytuj | edytuj kod]- Eksperyment z dyskiem (ang.)
- Dynamo we wnętrzu Ziemi. mimuw.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2006-09-24)].