Електрофорната машина на Голц

Историческият период на най -активните експериментални изследвания в областта на електрическите явления е свързан с появата на първите електростатични машини, чието действие направи възможно получаването на електрическа енергия поради извършването на механична работа.

Механичната работа се състоеше в въртене на определени части от машината, при които силите на привличане (противоположно) и отблъскване (със същото име) електрически заряди, които присъстваха върху електрифицираните елементи на машината, бяха преодолени.

Експериментите с такива машини допринесоха за по -доброто разбиране от изследователите на онова време на самата природа на електричеството и принципите на електрическите взаимодействия.

Създаване на първата електростатична машина за триене историците приписват на немския учен Ото фон Герике, който през 1650 г. за първи път създава такова устройство. Това беше машина, чиято работа се основаваше на вече познатия тогава феномен на електрификация на телата чрез триене. Машините на триене обаче имат значителен недостатък — тяхната работа изисква прилагането на големи механични сили.

За разлика от фрикционните машини, създадени по -късно електрофорни (индукционни) машини бяха лишени от този недостатък, тъй като за да получат електрическа енергия, те не се нуждаеха от директен контакт на електрифицираните части с индуктора (с частта, която е причинила електрификацията).

И така, първата електрофорна машина, тоест електростатична машина, която не изисква взаимно триене на частите си, за да получи електрификация, е построена през 1865 г. от немски физик Август Теплер… Изобретателят беше на мнение, че именно електрофорните машини ще позволят ефективно получаване на електричество чрез преобразуване на механична енергия.

По това време немски физик Вилхелм Голц (немски Холц), независимо от Toepler, проектира по -проста и по -ефективна електрофоретична машина, която произвежда голяма потенциална разлика и дори може да служи като източник на постоянен ток за осветление. Машините на Голц станаха първите електрофоретични машини, които се появиха в класните стаи на учебните заведения.

Основни части на машината Goltz — два стъклени диска и метални гребени, предназначени да премахнат заряда. Един от дисковете е неподвижен, а другият може да се върти. Дисковете са монтирани на обща ос. В един от музейните експонати стационарният диск е с диаметър 100 см, докато въртящият се диск е 94 см.

Стационарният диск лежи върху ебонитова плоча и се поддържа във вертикално положение от ебонитни кръгове върху изолационни стойки. Прозорците са изрязани на неподвижния диск, на гърба на който са залепени непълни хартиени сектори, наречени рамки.

Рамките завършват с хартиени езици, чиито предни заострени ръбове са насочени към подвижния диск и са леко извити. Дисковете, рамките и езиците са покрити с гумилак (смолисто вещество).

Месинговите гребени са монтирани по хоризонталния диаметър на подвижния диск, отпред, от всяка от страните му. Тези гребени са свързани със съответните месингови проводници, в краищата на които има проводими топки, през които преминават месингови пръти, завършващи с топки от вътрешната страна, с дървени (изолиращи) дръжки от външната страна. Пръчките могат да се преместват, като се разделят или приближават топките.

Лейденските буркани (с вътрешни плочи) могат да бъдат свързани към проводниците, чиито външни плочи са свързани помежду си с проводник. Два месингови стълба в предната част на машината се използват за свързване на проводници; топките могат да бъдат облегнати на тези стълбове, като просто наклоните проводниците.

Предният диск се настройва на въртене посредством ремъчно предаване и система от ролки, свързани към дръжка, с която експериментаторът задейства този механизъм. Въпреки това, преди да започнете работа с машината, е необходимо да електрифицирате хартиените сектори (рамки) с противоположни заряди (ние ще ги обозначим като p + и p-).

Тези рамки, които се зареждат, поради явлението електростатична индукция, ще действат върху въртящия се диск, а дискът от своя страна ще действа върху гребените O и O ‘.

Докато дискът се върти, рамката (в прозорец F) с заряд p + ще предизвика (индуцира) отрицателен заряд на гърба на въртящия се диск m и заряд от същия знак ще бъде привлечен от гребена O, отново поради явлението електростатична индукция. Част от диска m ‘ще получи отрицателен заряд от гребен O, а самият гребен O, заедно с неговия проводник C и топката r, следователно ще се зареждат положително.

И така, дискът е електрифициран отрицателно от двете му страни (на места m и m ‘), а проводникът от лявата страна на колата е положителен. Дискът продължава да се върти и сега части от повърхността му m и m ‘стигат до прозореца F’, разположен на неподвижния диск вдясно.

Влиянието на стойката с инсталиран тук отрицателен заряд p се усилва от повърхността m ‘, което означава, че положителен заряд ще бъде привлечен от гребена O’ към диска. Съответно и проводникът С ‘, и топката r’ ще бъдат заредени отрицателно. Повърхността m приема положителен заряд, привлечен от гребена. Дискът продължава да се върти и цикълът се повтаря.

Електростатичните генератори се считат за най -древните източници на електрическо напрежение: Как работят и работят електростатичните генератори