Električni generator

Zunanji motor (ali turbina) vrti žično zanko. Ta je v konstantnem magnetnem polju (povzročijo ga magneti, ki niso prikazani). V zanki se inducira napetost, ki povzroča tok. Med vrtenjem zanke vidimo v rdeči barvi pogled na njeno prednjo stran, v črni barvi pa pogled na njeno zadnjo stran (položaj je podan v centimetrih, B v teslih, napetost je podana v milivoltih, čas v sekundah). Zelena puščica kaže smer in velikost induciranega toka.

Vzemimo normalen pogled. Zgornji diagram prikazuje časovni potek S cos(θ), to je površino zanke, pomnoženo s cos(θ), pri tem je θ kot med normalo na površino zanke in magnetnim poljem. Spodnji diagram prikazuje časovni potek inducirane napetosti v zanki.

Kakšen je položaj zanke, ko je vrednost S cos(θ) maksimalna? Kako je to pri minimumu? Kolikšna je v zanki inducirana napetost? Opazimo, da ima S cos(θ) maksimum, ko je zanka pravokotna na zaslon (in vidimo le zelo ozek pravokotnik). Ko kaže normala na zanko v levo, velja cos(θ) = 1, ko kaže zanka v desno, velja  cos(θ) = - 1. Ko je normala na zanko povsem pravokotna na zaslon, je cos(θ) = 0. Opazimo, da je inducirana napetost sorazmerna negativnemu odvodu S cos(θ) po času. Zakaj?

Vzemimo sedaj Pogled na pretok, pri katerem diagrama na desni kažeta časovni potek pretoka skozi zanko in inducirane napetosti. Kakšen je položaj zanke, ko je magnetni pretok maksimalen? Kdaj je magnetni pretok minimalen?

Opazimo, da je pretok skalarni produkt med B in S oziroma za primer homogenih magnetnih polj BS cos(θ) (Magnetna polja, ki so homogena znotraj zanke). Če magnetno polje ne bi bilo takšno, bi morali integrirati. Zato velja, da ko je S cos(θ) maksimalen [cos(θ) = 1] ali minimalen [cos(θ) = -1], je takšen tudi pretok. Podobno velja, da je pretok enak nič, ko je S cos(θ) enak nič. Ustrezna inducirana napetost je sorazmerna negativnemu odvodu magnetnega pretoka po času. Ker je časovni potek S cos(θ) sorazmeren časovnemu poteku magnetnega pretoka, sorazmernostni faktor pa je B, pojasnjuje to v normalnem pogledu odvisnost med S cos(θ) in inducirano napetostjo.

Po tem principu dobimo električno napetost v elektrarnah. Lahko se vrtijo navoji v magnetnem polju (kot kaže naša predstavitev) bolj pogosto pa vrtijo magnet v bližini stacionarnih žičnih navitij. V Evropi se turbine vrtijo s frekvenco 50 obratov na sekundo (in dobimo napetost s frekvenco 50 Hz).