Unipolarmaschine
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Eine Unipolarmaschine (oder Unipolargenerator) ist eine elektrische Maschine in spezieller Ausführung zur Erzeugung eines großen Gleichstroms mit niedriger Spannung. Die Besonderheit der Unipolarmaschine besteht darin, dass sie mit Hilfe von Bewegungsinduktion Gleichstrom generiert. In der Regel erzeugen elektrische Generatoren einen Wechselstrom, der zur weiteren Verwendung erst gleichgerichtet werden muss. Auch übliche Gleichstromgeneratoren erzeugen erst mit Hilfe von Kommutatoren (Stromwender) einen (pulsierenden) Gleichstrom.
Hauptbestandteil der Unipolarmaschine ist eine drehbar gelagerte Achse, auf der sich eine Scheibe befindet, vorzugsweise aus gut leitfähigen Material wie Kupfer. Zwei Schleifer kontaktieren die Scheibe am Rand und an der Achse und stellen so den Stromkreis her. Diese Anordnung wird axial von einem konstanten Magnetfeld durchsetzt, z. B. von einem Dauermagneten in Hufeisenform. Sie funktioniert damit wie ein Barlowsches Rad im "Umkehrbetrieb".
Die erzeugte Spannung lässt sich wie folgt berechnen:
Mit: Ri,Ra Außen- und Innenradius der Scheibe, ω Kreisfrequenz der Scheibe, B magnetische Flussdichte
Die Anwendung der Unipolarmaschine erstreckt sich auf Spezialgebiete der Technik, da die entnehmbare Spannung gering ist und es somit schwierig ist, diese sinnvoll und effizient zu verwenden. Ein Vorteil ist, dass eine Gleichspannung entnommen werden kann, somit ist keine Gleichrichtung mehr nötig. Eine Anwendung ist die Verwendung als Drehzahlmesser.
Erstmals wurde ein solches Gerät von Michael Faraday im Jahre 1832 gebaut und beschrieben, der "Unipolar Inductor".
Dass in der rotierenden Scheibe trotz konstanter magnetischer Flussdichte B ein elektrischer Strom induziert wird, bezeichnet man als Faradaysches Paradoxon bzw. Unipolarinduktion.
[Bearbeiten] Weblinks
- Der einfachste Elektromotor der Welt
- http://www.physics.umd.edu/lecdem/outreach/QOTW/arch11/a218.htm
siehe auch: N-Maschine
