Co to jest prądnica? Działanie i zastosowanie w codzienności

Prądnica jest urządzeniem, które przekształca energię mechaniczną w elektryczną. W tym procesie zachodzi zjawisko indukcji elektromagnetycznej, związane ze zmianami strumienia pola magnetycznego. To tak pokrótce, by uczynić zadość teorii fizyki. W tym artykule skupimy się na wyjaśnieniu działania prądnicy. Dowiesz się z niego, jakie rodzaje prądnic wykorzystujesz na co dzień, na przykład prowadząc samochód.

Jaki jest podział prądnic?

Są dwie główne prądnice, których podział opiera się na wytwarzanym napięciu:

• prądnice prądu stałego (dysk Faradaya),

• prądnice prądu przemiennego (inaczej alternatory).

Obie powstały w XIX wieku. Pierwszą prądnicę prądu stałego wynalazł Faraday, dlatego dziś to urządzenie określa się jego nazwiskiem. Najprostszym produktem tego typu są prądnice mocowane do rowerów, tzw. dynamo. Do innych odmian należą prądnice prądu stałego:

• obcowzbudne,

• samowzbudne,

• bocznikowe,

• szeregowe,

• bocznikowo-szeregowe.

Różnica między nimi tkwi w sposobie zasilania uzwojenia elektromagnesów.

Prądnica prądu przemiennego dzieli się z kolei na asynchroniczną i synchroniczną; jednofazową i wielofazową. Autorem pierwszej takiej konstrukcji jest francuski fizyk, Hippolyte Pixii. Swojego odkrycia dokonał w 1832 roku.

Budowa prądnicy — co jest potrzebne do wytworzenia prądu?

Najważniejszymi elementami prądnicy są (nieruchomy) stojan i (ruchomy) wirnik. W tym ostatnim znajduje się jeszcze uzwojenie cewki i to ona doprowadza do powstania prądu elektrycznego. Ważnym składnikiem aparatury jest także magnes, powodujący indukowanie zmiennej siły. Szczegółowe części budowy prądnic zależą od ich rodzajów.

Czym się różni alternator od prądnicy?

To częste pytanie, jednak źle postawione. Alternator bowiem jest prądnicą, jednak konkretnego rodzaju — prądu zmiennego. Od stałej różni się w tym, jaki prąd wytwarza. Ma też inną budowę. Nie posiada komutatora (co wpływa na większą prędkość obrotową), a jedynie pierścienie ślizgowe. Nie wymaga regulatora prądu, bo sam odpowiada za regulację prądu obciążenia. Wyróżnia się ponadto mniejszą podatnością na zakłócenia radiowe.

Jak działa prądnica prądu stałego?

Uzwojenie cewki w wirniku prądnicy przecina linie sił pola magnetycznego. To zaś powstaje dzięki uzwojeniu wzbudzającemu. Wtedy dochodzi do indukcji siły elektromotorycznej. Wirnik wiruje w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes stały lub elektromagnes. Prąd odbierany jest z komutatora (elementu przełączającego na wirniku) przy użyciu szczotek grafitowych, które są częścią stojana.

Do czego wykorzystuje się prądnice?

Wspomnieliśmy już o prądnicy dynamo, stosowanej do oświetlenia rowerowego. Ten rodzaj sprawdza się także w spawarkach oraz elektrowniach (np. wiatrowych czy wodnych).

Jeśli chodzi o alternator, to jest on m.in. częścią samochodów. Pełni w nich funkcję zasilacza instalacji elektrycznej. Poza tym służy do ładowania akumulatora w czasie pracy silnika. Znana może ci być także prądnica do agregatu.

Alternatory w ogóle wypierają coraz bardziej prądnice prądu stałego ze względu na swoją niezawodność, wydajność i mniejsze gabaryty. Są dużo wygodniejsze w użytku.