Eszkola

Prądnica

Prądnicą nazywane jest urządzenie, które zamienia energię mechaniczną na elektryczną.

Podstawowymi częściami prądnicy są nieruchomy stojan i wirujący rotor wewnątrz niego. Na rotorze, zwanym też wirnikiem, znajdują się nawinięte zwoje przewodnika, które podczas obrotów przecinają pole magnetyczne pod różnym kątem, co powoduje zmianę strumienia pola magnetycznego \(\Phi_B\) określanego jako iloczyn skalarny wektora powierzchni \(\overrightarrow{S}\) i indukcji magnetycznej \(\overrightarrow{B}\):

\(\Phi_B=\overrightarrow{B}\cdot \overrightarrow{S}\)

Zgodnie z prawem indukcji Faradaya, zmienność w czasie strumienia pola magnetycznego generuje siłę elektromotoryczną SEM \(\epsilon\):

\(\epsilon=-\dfrac{\Delta\Phi_B}{\Delta t}\)

gdzie \(\Delta \Phi_B\) jest zmianą strumienia pola w czasie \(\Delta t\).

Reguła Lenza określa, że SEM skierowana jest tak, by przeciwdziałać zmianie strumienia, która ją wytwarza. Jeżeli obwód, w którym wytwarza się siła elektromotoryczna jest obwodem zamkniętym, to popłynie w nim prąd.

Pierwsze prądnice powstały w latach 30. XIX wieku, pierwszym twórcą był właśnie Faraday, a jego wynalazek nazwano dyskiem Faradaya, ponieważ głównym jego elementem był wirujący w polu magnetycznym miedziany dysk. Rozwój technologiczny spowodował, że obecne prądnice będą różnić się w zależności od zastosowań, to jednak zasada działania jest niezmienna - oparta o indukcję elektromagnetyczną.

W samochodach do zasilania instalacji elektrycznej i ładowania akumulatora pracą silnika stosuje się alternator, który jest prądnicą prostowanego prądu zmiennego. Innym popularnym przykładem prądnicy jest prądnica rowerowa, czyli dynamo.