3D AC Dynamo
Eine rechteckige Spule dreht sich zwischen den Polen eines Permanentmagneten, und die induzierte Spannung wird dabei über dem Drehwinkel aufgetragen. Zwei Schleifringe halten jede Bürste dauerhaft am selben Spulenende, sodass sich die Ausgangsspannung jede halbe Umdrehung umkehrt und die Kurve als Sinus herauskommt.
So benutzt du diese Simulation
- Ziehen Sie den Winkelregler, um eine volle Umdrehung von 360° von Hand abzufahren
- Erhöhen Sie den Geschwindigkeitsregler, um dauerhaft zu drehen und die Kurve entstehen zu sehen
- Schalten Sie Show Tangent ein, um die Steigung der Flusskurve bei jedem Winkel abzulesen
- Drehen Sie die 3D-Ansicht, um zu sehen, wie jede Bürste auf ihrem eigenen Schleifring bleibt
Worauf du achten solltest
- Die Spannung ist genau dann null, wenn der Fluss maximal ist, und maximal dort, wo der Fluss null wird
- Die Tangente an die Flusskurve entspricht bei jedem Winkel der Höhe der Spannungskurve
- Die Spannungskurve ist ein Sinus, die Flusskurve ein Kosinus — eine Viertelperiode auseinander
- Jeder Schleifring bleibt am selben Spulenende, daher wechselt die Ausgangsspannung jede halbe Umdrehung ihr Vorzeichen
- Verdoppelte Drehzahl verdoppelt die Spitzenspannung und halbiert zugleich die Periodendauer
Die Physik dahinter
Der Fluss durch eine Spule mit N Windungen und der Fläche A unter dem Winkel θ zum Feld beträgt Φ = BA cos θ. Bei Drehung mit der Winkelgeschwindigkeit ω gilt θ = ωt, und das Faradaysche Gesetz liefert ε = −N dΦ/dt = NBAω sin ωt. Die Spannung ist damit dort am größten, wo sich der Fluss am schnellsten ändert, nicht wo er am größten ist: Liegt die Spulenebene parallel zu B, ist der Fluss null und die Spulenseiten schneiden die Feldlinien senkrecht, was die Spitzenspannung ε₀ = NBAω ergibt.