Униполярный генератор – это тип электрического генератора, который вырабатывает постоянный ток (DC) с помощью электропроводящего электрода. диск, который вращается в статическом магнитном поле. Диск расположен под прямым углом к магнитному полю, поэтому его вращение создает разность электрических потенциалов между центром диска и его краем. Щеточные контакты соединяют край диска с валом, который вращает диск. Полярность электрического тока зависит от направления вращения относительно магнитного поля. Его называют «гомополярным» или «униполярным», потому что используется только один полюс магнита.
На самом деле есть два режима работы, в которых униполярный генератор может производить энергию. Стационарный магнит и вращающийся диск являются наиболее распространенным методом, но если и магнит, и диск вращаются, энергия все равно генерируется. Это возможно из-за силы Лоренца, силы, которую электроны вызывают электромагнитным полем. .
Майкл Фарадей изобрел униполярный генератор в 1831 году, что привело к одному из его альтернативных названий — диску Фарадея. Ранние версии этого устройства не были особенно эффективными источниками электроэнергии, но они продемонстрировали принципы, используемые сейчас коммутируемыми динамо-машинами для производства постоянного тока. Неэффективность ранних униполярных генераторов была в основном связана с противотоком тока; магнит индуцирует первичный поток тока в той части диска, которая находится непосредственно под магнитом, но этот ток циркулирует к областям диска, которые находятся вдали от магнитного поля. Этот противоток нагревает диск, а не производит электрический ток.
Современные униполярные генераторы частично решают эту проблему, располагая ряд магнитов по периметру диска. Это позволяет магнитному полю оставаться постоянным от центра к краю диска. Степень противотока сильно снижена, что увеличивает КПД генератора.
Обычно используемый в демонстрационных целях, небольшой униполярный генератор выдает всего несколько вольт, в то время как более крупные генераторы, например, используемые в научных исследованиях, могут выдавать несколько сотен вольт. Некоторые системы генерации электроэнергии используют несколько униполярных генераторов для производства тысяч вольт, но в целом они не имеют большого практического промышленного применения. Униполярный генератор может иметь очень низкое сопротивление, поэтому он может производить большой ток, иногда превышающий 1 миллион ампер.