¿Qué es un generador homopolar?

Un generador homopolar es un tipo de generador eléctrico que produce corriente continua (CC) utilizando un disco conductor de electricidad que gira dentro de un campo magnético estático. El disco está en ángulo recto con el campo magnético, por lo que su rotación crea una diferencia de potencial eléctrico entre el centro del disco y su borde. Los contactos del cepillo conectan el borde del disco al eje que gira el disco. La polaridad de la corriente eléctrica depende de la dirección de rotación con respecto al campo magnético. Se conoce como "homopolar" o "unipolar" porque solo se usa un polo del imán.

En realidad, hay dos modos de operación en los que un generador homopolar puede producir energía. El imán estacionario y el disco giratorio es el método más común, pero si tanto el imán como el disco están girando, aún se genera energía. Esto es posible debido a la fuerza de Lorentz, que es la fuerza que los electrones causan por el campo electromagnético.

Michael Faraday inventó el generador homopolar en 1831, dando lugar a uno de sus nombres alternativos, el disco Faraday. Las primeras versiones de este dispositivo no eran fuentes particularmente eficientes de energía eléctrica, pero demostraron los principios que ahora utilizan las dinamos conmutadas para producir corriente continua. La ineficiencia de los primeros generadores homopolares se debió principalmente al contracorriente de la corriente; el imán induce el flujo primario de corriente en la parte del disco que está directamente debajo del imán, pero esta corriente circula hacia áreas del disco que están lejos del campo magnético. Este contraflujo calienta el disco en lugar de producir corriente eléctrica.

Los generadores homopolares modernos resuelven parcialmente este problema al organizar una serie de imanes alrededor del perímetro del disco. Esto permite que el campo magnético permanezca estable desde el centro hasta el borde del disco. El grado de contraflujo se reduce considerablemente, lo que aumenta la eficiencia del generador.

Comúnmente utilizado con fines de demostración, un pequeño generador homopolar produce solo unos pocos voltios, mientras que los generadores más grandes, como los utilizados en la investigación científica, pueden producir unos pocos cientos de voltios. Algunos sistemas de generación eléctrica utilizan múltiples generadores homopolares para producir miles de voltios, pero en general no tienen muchos usos industriales prácticos. Se puede hacer que un generador homopolar tenga una resistencia muy baja, por lo que puede producir grandes cantidades de corriente, ocasionalmente en exceso de 1 millón de amperios.