Der Generator

Der Generator ist praktisch die Umkehrung eines Elektromotors:

Beim Generator erhält man durch eine Drehbewegung eine Spannung; dabei wird Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.

Die Tatsache, dass ohne vorhandene elektrische Quelle allein durch eine Bewegung Spannung entsteht, nennt man Induktion.

Benutzt man den Kommutator (die gegeneinander isolierten Halbringe), so erhält man eine pulsierende Gleichspannung,
ohne Kommutator (d.h. mit gleichbleibenden Anschlüssen durch zwei Schleifringe) dagegen eine Wechselspannung:

Generatoren werden in Kraftwerken verwendet. Dabei wird die Drehbewegung z.B. durch Dampf oder Wasser erzeugt, welches eine Turbine bzw. ein Rad in Bewegung setzt.

 

Statt die Spule zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten zu drehen (Außenpolgenerator) kann man auch einen Stabmagneten zwischen den Öffnungen zweier hintereinander geschalteter Spulen drehen (Innenpolgenerator). Dadurch erspart man sich die Schleifringe und Kohlebürsten. Dieses Prinzip wird bei der Fahrradlichtmaschine (fälschlich Dynamo genannt) angewendet:

Eine Dynamomaschine (erfunden von Werner von Siemens 1866) dagegen induziert den zum Erzeugen des Magnetfelds benötigten Strom selbst (dynamoelektrisches Prinzip). Der Hufeisenmagnet vom Außenpolgenerator wird durch einen Elektromagneten (U-förmiger Eisenkern, auf dem zwei Spulen sitzen) ersetzt, dessen Spulen mit den Ankerspulen in Reihe geschaltet sind. Der Eisenkern des Elektromagneten wird bei der Herstellung bereits magnetisiert, so dass ein kleiner Teil der Elementarmagnete ausgerichtet bleibt. Dieses sehr schwache Feld (oder auch z.B. das Magnetfeld der Erde) reicht aus, um im rotierenden Anker eine kleine Spannung und einen schwachen Strom zu induzieren. Dieser Induktionsstrom verstärkt wiederum das Magnetfeld des Elektromagneten, wodurch die Induktionsspannung und Induktionsstrom steigen. Dieses gegenseitige Aufschaukeln endet, sobald alle Elementarmagnete ausgerichtet sind. Dann ist die volle Spannung erreicht.