Disco de imán permanente como generador homopolar

Se sabe que el generador de disco de Faraday produce voltaje incluso cuando el imán gira junto con el disco conductor.

¿ Cuál es el mecanismo detrás del fenómeno de un generador homopolar ?

Wikipedia nos dice que

El movimiento es azimutal y el campo es axial, por lo que la fuerza electromotriz es radial. ... Si el campo magnético lo proporciona un imán permanente, el generador funciona independientemente de si el imán está fijado al estator o gira con el disco .

Lo primero muy importante que tenemos que señalar en este proceso de inducción electromagnética es la conclusión de que el movimiento de los electrones es el principal en la correlación del movimiento de los electrones dentro de un campo magnético.

Uno de mis preguntar: "¿El movimiento a qué?". Y la respuesta es la misma que para un balde giratorio con agua : La rotación tiene que provocar una fuerza centrífuga.

Como hombre ingenuo, podría suponer que los electrones son empujados hacia el borde exterior, pero eliminar el campo magnético descartará tal presunción.

Entonces, ¿qué empuja a los electrones en una rotación con el campo magnético del disco hacia afuera? ¿Y por qué no hacia adentro? La respuesta es asombrosamente simple y se basa en la alineación del momento dipolar magnético de los electrones con el campo externo. Estando en reposo, esta alineación ocurre solo una vez, pero en movimiento, que tiene energía cinética, el electrón irradia fotones y, por lo tanto, se desalinea con su momento dipolar magnético intrínseco y el círculo de inductancia comienza nuevamente. (Por cierto, para probar el fenómeno de esta radiación hay que comparar el aumento de temperatura del disco de una fuente eléctrica externa con la misma corriente que se produce con este generador homopolar).

¿Significa eso que solo se podría usar un imán giratorio magnetizado axialmente para producir energía si su material también es conductor (como los imanes NdFeB)?

Esta es realmente una pregunta interesante y la respuesta puede depender del material que usará. Si usa un disco de un elemento puro como el niobio y puede convertir dicho disco en un imán permanente, mi predicción es que no se produce inducción. Simplemente la orientación de la$5s ^1$los electrones se destruyen.

Entonces necesitas un material compuesto donde el elemento responsable del campo magnético

• tiene que tener un número impar de electrones y
• debe poder alinear los momentos dipolares magnéticos de estos electrones permanentemente en una dirección (ser un imán permanente).

Se sabe por los superimanes que los componentes del compuesto forman un compuesto intermetálico (... un compuesto de estado sólido que presenta enlaces metálicos, estequiometría definida y estructura cristalina ordenada). Esto permite que el portador del campo permanente (el niobio, por ejemplo) esté en una estructura cristalina y más que eso solo esté ligeramente unido y, por lo tanto, se alinee fácilmente con sus momentos dipolares magnéticos. Entonces, además del componente para el campo magnético, necesita el segundo componente para tener electrones libres disponibles (metales) o para "producir" electrones libres en la constelación compuesta (¡ cerámica de óxido complejo !).

Tu lo dijiste:

Después de todo, obtuvimos el campo magnético y el disco conductor en una sola pieza.