Como Funcionam Geradores AC: Explicação Clara e Simples

Gerador converte energia mecânica em elétrica, mas como exatamente? Quando bobina gira em campo magnético, FEM induzida nela causa corrente em direção específica (direção depende do sentido de rotação da bobina ou do campo magnético, determinável pela regra da mão direita).

Considere lâmpada conectada nas pontas da bobina girando em campo magnético. Cada vez que fluxo pela bobina muda, causa fluxo de corrente acendendo lâmpada. Mas arranjo faria bobina quebrar por torção contínua. Aí entram "Contatos de Escova" (Escovas). (Veja figura: gerador elementar ou de uma volta).

O que são "contatos de escova" e por que são usados???

Contatos de escova, ou "Anéis Coletores" (Slip Rings), usados nas extremidades da bobina. Anéis coletores fazem contato elétrico entre condutores fixos e rotativos; permitem fonte fixa transmitir potência à parte rotativa. Coletam FEM alternada dos enrolamentos, coletada por escovas de carbono para circuito externo.

Posições Variáveis da Espira: Variação do ângulo durante rotação entre normal da bobina e linhas de campo magnético causa variação na magnitude da FEM produzida. FEM também depende da taxa de variação do fluxo. Figura mostra posições da bobina de 0° a 180° e 180° a 360°.

Posição 0 graus: "Plano Neutro"; espira paralela às linhas de fluxo, fluxo máximo atravessa bobina. Porém, nenhuma FEM produzida pois não há "mudança de fluxo através da espira".
Posição 90 graus: Após rotação 90° horário, ligação de fluxo vira zero. Mas taxa de variação do fluxo foi máxima, resultando em FEM induzida que sobe de zero ao pico.
Posição 180 graus: Mais 90° completam ciclo 180°. Espira perpendicular às linhas de força = densidade de fluxo máxima. FEM cai a zero.
Posição 270 graus: Até 180°, polaridade da tensão mesma ("braço do condutor cortando campo sul magnético era mesmo"). Agora polaridade inverte ("braço cortará campo norte magnético" e vice-versa). Em 270°, ligação de fluxo zero, taxa de variação máxima. FEM sobe ao pico, mas direção reversa.
Posição 360 graus: Mais 90° completam rotação 360°. Espira voltou à posição inicial; ligação de fluxo máxima, tensão cai a zero.

Este tipo de tensão produzida é Tensão Alternada.