Уніполярний генератор: пристрій, історія створення, застосування

У природі

Уніполярні індуктори зустрічаються в астрофізиці, де провідник обертається через магнітне поле, наприклад, при русі высокопроводящей плазми в іоносфері космічного тіла через його магнітне поле.

Уніполярні індуктори були пов’язані з сяйвом на Урані, подвійними зірками, чорними дірами, галактиками, супутником Юпітера Іо, Місяцем, Сонячним вітром, сонячними плямами, і венерианским магнітним хвостом.

Особливості механізму

Як і всі вищезгадані космічні об’єкти, диск Фарадея перетворює кінетичну енергію в електричну. Ця машина може бути проаналізована з використанням власного закону електромагнітної індукції Фарадея.

Цей закон в його сучасній формі стверджує, що постійна похідна магнітного потоку через замкнуту ланцюг індукує в ній електрорушійну силу, яка, в свою чергу, збуджує електричний струм.

Поверхневий інтеграл, який визначає магнітний потік, може бути переписаний як лінійний навколо схеми. Хоча подынтегральное вираз інтеграла від лінії не залежить від часу, так як диск Фарадея, який є частиною кордону лінійного інтеграла, рухається, похідна повного часу не дорівнює нулю і повертає правильне значення для розрахунку електрорушійної сили. Альтернативно диск може бути зменшений до провідного кільця по його окружності з допомогою єдиною металевої спиці, що з’єднує кільце з віссю.

Закон сили Лоренца легше використовувати для пояснення поведінки машини. Цей закон, сформульований через тридцять років після смерті Фарадея, стверджує, що сила на електроні пропорційна перехресному добутку його швидкості і вектора магнітного потоку.

У геометричному вираженні це означає, що сила спрямована під прямим кутом до швидкості (азимутальної), так і до магнітного потоку (осьовий), що тому міститься в радіальному напрямку. Радіальний рух електронів в диску викликає поділ зарядів між його центром та ободом, і, якщо ланцюг замикається, виникає електричний струм.