Вимшурстов генератор или електрофор машина је индукциони електростатички уређај дизајниран као континуирани извор електричне енергије. У 21. веку се користи као помоћна техника за демонстрирање физичких експеримената у вези са различитим електричним ефектима и појавама.
Садржај
Мало историје проналаска
Године 1865. експериментални физичар из Немачке, Аугуст Теплер, развио је коначне цртеже машине за електрофор. Истовремено, друго независно откриће такве јединице направио је немачки научник Вилхелм Холц. Главна разлика уређаја била је могућност добијања веће снаге и потенцијалне разлике. Холц се сматра творцем извора једносмерне електричне струје.
Једноставан почетни дизајн машине за електрофоре побољшао је 1883. Џејмс Вимшурст из Енглеске.Његова модификација се користи у свим физичким лабораторијама за визуелну демонстрацију експеримената.
Дизајн електрофор машине
2 коаксијална диска ротирају један наспрам другог, док носе најједноставније кондензаторе из алуминијумских сектора. Због случајних процеса, у примарном тренутку се формира наелектрисање на месту једног од сегмената. Појава је узрокована процесом трења о ваздух. Због симетрије дизајна, немогуће је унапред предвидети коначни знак.
Дизајн користи 2 Леиден тегле. Они стварају један систем од серијски повезаних кондензатора. Ово има ефекат удвостручавања захтева за радним напоном у сваком резервоару. Неопходно је одабрати исте оцене, то је кључ за уједначену дистрибуцију радног напона.
Индуктивни неутрализатори су дизајнирани за смањење напона. Цела структура подсећа на метални чешаљ који лебди на одређеној удаљености изнад диска. Оба диска са еквивалентним знаковима спољне површине долазе до тачке уклањања наелектрисања. Неутрализатори су упарени. Након истовара, пуњење сегмената се значајно смањује. У додатним дизајнима, четкица лако долази у контакт са ивицом диска.
Оператер, користећи снагу електричног погона или своје руке, насилно спаја одбојне елементе система. Оптужбе које међусобно делују покушавају да се слегну што је више могуће. Процес доприноси наглом повећању површинске густине набоја на свим тачкама уклањања.
Струја се сакупља у леиденским теглама са врхова неутрализатора. Долази до брзог пораста напона.Варнични размак причвршћен на 2 електроде помаже да се избегне квар система. Могуће је добити лук различите јачине подешавањем растојања између њих. Постоји веза: што је јачина поља између 2 искришта, то је бучнији ефекат који прати процес пражњења Леиден тегли.
Сегменти остају празни након тачке уклањања пуњења. Низводно се уграђују еквилајзери потенцијала или неутрализатори по принципу рада. Свака супротна страна диска је већ дала набој различитим четкама. У тренутку проласка кроз точку преузимања и након ње, знаци преосталог пуњења су различити.
Затварању ових супротности доприноси комад дебеле бакарне жице са четкама од најтањих жица које лебде на малој висини или трљајућим сегментима. Резултат - наелектрисања на оба сегмента су једнака нули, сва енергија се по Јоуле-Ленцовом закону претвара у топлоту која се ствара на задебљаном бакарном језгру.
Шта су банке Лајдена
Први електрични кондензатор који су створили холандски научници Пиетер ван Мусцхенброек био је Лејденски тегла. Изумљени кондензатор има облик цилиндра са широким или средњим вратом различитих пречника. Лејденска тегла је направљена од стакла. Изнутра и споља се облепљује посебним лимом. Производ је прекривен дрвеним поклопцем. Главна функција проналаска је акумулација и складиштење великих пуњења.
Стварање такве банке подстакнуто је широким проучавањем електричне енергије, опште брзине њене дистрибуције, као и својстава електричне проводљивости различитих материјала. Захваљујући њој, први пут је било могуће вештачки произвести електричну искру.Сада се Леиден лименке користе само као саставни део електрофорских машина.
Који је принцип рада електрофор машине
Од снаге оператера узима се енергија за промену знакова. Већ између еквилајзера и четкица, дискови се крећу уз међусобно одбијање један према другом. Број обртаја у минути игра улогу. Повећана густина пуњења. Најјачи набој супротних дискова гура остатке кроз дужине бакарне жице. Из овога следи енергија довољна да промени знак.
Повећањем површинске густине, пуњење се уклања са уређаја. На једном месту се праве резерве енергије у Лајденској банци, друго место служи за промену знака. Индукцијски неутрализатори практично немају разлике. Обојица обављају заједничку функцију неутрализације енергије. Општа шема:
- Постоје 2 типа кондензатора у дизајну: Леиден банке у којима се акумулира наелектрисање и комбинација сегмента оба диска са диелектричним и алуминијумском облогом.
- Постоје 2 врсте неутрализатора који смањују пуњење алуминијумских сегмената. Први се користи за промену знака или поларизације, други за пуњење Лејден тегле.
Сва енергија не потиче од трења алуминијума и бакра или наелектрисања ваздуха. Настаје принудним пуњењем кондензатора торзионом силом диска. Сви процеси се спроводе због наглог повећања површинске густине наелектрисања на местима уклањања.
Примена електрофорске машине
Од 70-их година. машина Вимсхурст се не користи за директну производњу електричне енергије.Данас служи као историјска изложба која илуструје историју настанка и развоја научног и технолошког напретка и инжењерства. Лабораторијска демонстрација, за коју се креира електрофор машина, приказује различите појаве и ефекте електричне енергије.
Прихватљиво је користити индукционе неутрализаторе, уклањајући набоје из течних диелектрика, као што је уље. У било којој производњи је опасно доћи до варнице у ваздуху, може довести до катастрофалних последица, дима, па чак и експлозије.
Историја открића и истраживања у области електричне енергије уско је повезана са употребом различитих структура и уређаја за добијање електричних наелектрисања. У научним истраживањима своју улогу одиграла је електрофор машина, чије се деловање заснива на побуђивању електрицитета услед индукције.
Слични чланци:
