Dysk Faradaya - Polski Serwis Naukowy

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.

Dynamo (z języka niemieckiego) – dawna nazwa prądnicy, aktualnie rzadko używana. Obecnie nazwa stosowana potocznie tylko dla prądnic rowerowych napędzanych przez oponę obracającego się koła rowerowego.

Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michała Faradaya.

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).

Perpetuum mobile (z łac. wiecznie ruchome) – hipotetyczna maszyna, której zasada działania, wbrew znanym prawom fizyki, umożliwiałaby jej pracę w nieskończoność.

N-machine (Maszyna N) – generator elektryczności bazujący na dysku Faradaya. Pole magnetyczne wytwarzane jest przez elektromagnesy, a nie przez magnes jak to ma miejsce w dysku Faradaya. Badaczem tego urządzenia był Bruce De Palma. Twierdził, że uzyskał z tego urządzenia więcej energii niż włożył.

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 . 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).

Prądnica prądu stałego - prądnica, przetwarzająca energię mechaniczną ruchu obrotowego na energię elektryczną prądu stałego. Składa się z części nieruchomej zwanej stojanem i z części ruchomej, zwanej wirnikiem. Wirnik służy do wytwarzania prądu elektrycznego. Wiruje on w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes stały lub uzwojenie stojana zasilane zewnętrznym źródłem prądu stałego. Prąd elektryczny jest odbierany z komutatora znajdującego się na osi wirnika przy pomocy szczotek grafitowych, umieszczonych na stojanie.

Siła Lorentza — siła jaka działa na cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym poruszającą się w polu elektromagnetycznym. Wzór podany został po raz pierwszy przez Lorentza i dlatego nazwano go jego imieniem.

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: $\mathcal{E}=-\mathbf{v\times{B}} l$

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:

Nikola Tesla, cyrylicą : Никола Тесла, imię z chrztu: Николај – Nikołaj (ur. 10 lipca 1856 w Smiljanie, zm. 7 stycznia 1943 w Nowym Jorku) – serbski inżynier i wynalazca.

Pole magnetyczne — stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego lub obu.