Principio di funzionamento del generatore elettrico

Quando un conduttore si muove in un campo magnetico, viene indotta una f.e.m. attraverso il conduttore. Questo è l'unico principio su cui funziona ogni generatore elettrico rotante (come i generatori portatili).

Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, quando un conduttore è collegato a un flusso variabile, avrà una f.e.m. indotta attraverso di esso. Il valore della f.e.m. indotta nel conduttore dipende dal tasso di variazione del collegamento del flusso con il conduttore. La direzione della f.e.m. indotta nel conduttore può essere determinata dalla regola della mano destra di Fleming. Questa regola dice che, con la mano destra, se si estendono il pollice, l'indice e il medio perpendicolari tra loro, e se si allinea il pollice nella direzione del movimento del conduttore nel campo magnetico, e l'indice nella direzione del campo magnetico, allora il medio indica la direzione della f.e.m. nel conduttore.

Ora vi mostreremo come viene prodotta l'elettricità quando si fa ruotare un singolo anello di un conduttore in un campo magnetico.

Durante la rotazione, quando un lato dell'anello si trova davanti al polo nord magnetico, il movimento istantaneo del conduttore sarà verso l'alto, quindi, secondo la regola della mano destra di Fleming, la f.e.m. indotta avrà una direzione verso l'interno.

Nello stesso momento, l'altro lato dell'anello si trova davanti al polo sud magnetico, il movimento istantaneo del conduttore sarà verso il basso, quindi, secondo la regola della mano destra di Fleming, la f.e.m. indotta avrà una direzione verso l'esterno.

Durante la rotazione, ogni lato dell'anello si trova alternativamente sotto il polo nord e il polo sud magnetici. Ancora nelle immagini, quando qualsiasi lato della bobina (conduttori) si trova sotto il polo nord, il movimento del conduttore sarà verso l'alto e quando si trova sotto il polo sud, il movimento del conduttore sarà verso il basso. Pertanto, la f.e.m. indotta nell'anello cambia continuamente la sua direzione. Questo è il modello concettuale più basilare di un generatore elettrico. Lo chiamiamo anche generatore elettrico a singolo anello. Possiamo raccogliere la f.e.m. indotta nell'anello in due modi diversi.

Colleghiamo un anello di scorrimento con entrambe le estremità dell'anello. Possiamo connettere un carico con l'anello tramite spazzole appoggiate sugli anelli di scorrimento, come mostrato. In questo caso, l'elettricità alternata prodotta nell'anello viene fornita al carico. Questo è un generatore elettrico AC.

Possiamo anche raccogliere l'elettricità prodotta nell'anello rotante attraverso un commutatore e un sistema di spazzole, come mostrato nell'animazione sottostante. In questo caso, l'elettricità prodotta nell'anello (qui l'anello rotante del generatore a singolo anello può essere anche chiamato armatura) viene rettificata attraverso il commutatore e il carico riceve una corrente continua. Questo è il modello concettuale più basilare di un generatore DC.

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