Elektroforo aparatas veikia kaip nuolatinis elektros energijos š altinis. Šis prietaisas dažnai naudojamas kaip pagalbinis prietaisas įvairiems elektros reiškiniams ir efektams demonstruoti. Bet koks jo dizainas ir funkcijos?
Šiek tiek išradimų istorijos
Elektroforo aparatą 1865 m. sukūrė vokiečių fizikas Augustas Tepleris. Įdomu tai, kad gana nepriklausomai, kitas eksperimentuojantis mokslininkas Wilhelmas Goltzas išrado panašų dizainą, bet dar tobulesnį, nes jo aparatas leido gauti didelius potencialų skirtumus ir galėjo būti nuolatinės srovės š altinis. Be to, „Goltsev“mašinos konstrukcija buvo daug paprastesnė. Devynioliktojo amžiaus pabaigoje anglų eksperimentuotojas elektros ir mechanikos srityje James Wimshurst patobulino įrenginį. Ir iki šiol būtent jo versija (nors ir šiek tiek modernesnė) naudojama elektrodinaminiams eksperimentams demonstruoti dėl galimybės sukurti didžiulį skirtumą.potencialas tarp kolektorių. Elektroforo aparatą jau XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje patobulino mokslininkas, vardu Ioffe, sukūręs naujo tipo elektrostatinius generatorius, maitinančius rentgeno aparatą. Nors Wimshurst mašina šiuo metu nenaudojama tiesioginei elektros energijos gamybos užduočiai, tai istorinis eksponatas, iliustruojantis inžinerijos raidos ir mokslo bei technologijų pažangos istoriją.
Elektroforo mašinos dizainas
Šį aparatą sudaro du diskai, besisukantys vienas kito link. Elektroforo mašinos darbas yra būtent tokio dvigubo abipusio sukimosi įgyvendinime. Diskuose yra laidūs segmentai, izoliuoti vienas nuo kito. Abiejų diskų šonų paviršių pagalba suformuojami kondensatoriai. Štai kodėl elektroforo mašina kartais vadinama kondensatorine mašina. Ant diskų yra neutralizatoriai, kurie šepečių pagalba nukreipia krūvius iš priešingų diskų elementų į žemę. Kolekcionieriai yra kairėje ir dešinėje. Būtent ant jų atkeliauja generuojami signalai, kuriuos šukos paima iš galinių ir priekinių diskų.
Kokie yra Leideno krantai?
Daugeliu atvejų įkrovimai kaupiasi ant kondensatorių. Jie vadinami Leideno bankais. Po to galima atgaminti daug stipresnes iškrovas ir kibirkštis. Kiekvieno kondensatoriaus vidinės plokštės yra prijungtos prie laidų atskirai. Šepečiai, kurie liečiasidiskų sektoriai derinami su vidiniu Leiden stiklainių pamušalu. Visa konstrukcija šiuo metu sumontuota ant plastikinių stelažų. Kartu su Leyden stiklainiais mašinos dalys tvirtinamos ant medinio stovo. Atsižvelgiant į dizaino aiškumą, elektroforo mašiną savo rankomis galima pasigaminti gana paprastai. Netgi žmogus, neturintis specialaus techninio išsilavinimo, gali jį surinkti ir eksploatuoti savo malonumui.
Kas yra elektroforo mašinos pagrindas?
Abiejų diskų pastangos – tai pagrindinis šio įrenginio principas. Potencialų skirtumo, o vėliau iškrovų ir kibirkščių efektas pasiekiamas teisingai išdėstant sektorius. Žinoma, yra patobulinimų, kuriuose naudojami tušti diskai, tačiau jie nesuteikia panašaus efektyvumo. Tokie dizainai dažnai naudojami mažose švietimo įstaigose. Atstumas tarp tokio įrenginio, kaip elektroforo įrenginio, diskų vaidina lemiamą vaidmenį ir turi didelę įtaką norint pasiekti reikiamą kondensatorių įtampą.
Koks mašinos veikimo principas?
Nuo tada, kai buvo išrastas (tai yra XVIII amžiaus pradžia), elektroforo mašina patyrė daug pakeitimų. Tačiau pagrindinė mintis išlieka. Mašinos konstrukcijos pagrindas yra diskai su klijuotomis plokštėmis (metalinėmis juostelėmis). Taikant tam tikrą mechaninę jėgą naudojant diržinę pavarą, jie gali būti sukami skirtingomis kryptimis, priešingomis viena kitai. Ant vieno viršeliodiskas įkraunamas teigiamai. Jis pritrauks į save kitą krūvį (neigiamą). Teigiamas eis per laidininką šepečiais (neutralizatoriumi), kuris liečia priešingą pamušalą. Sukant diskus gauname įkrovimus, panašius į originalius. Bet jie jau paveiks kitus pamušalus. Atsižvelgiant į tai, kad diskai sukasi priešingomis kryptimis, krūviai teka į kolektorius. Tokiame demonstraciniame aparate, kaip elektroforo mašina, veikimo principas pagrįstas būtent šiuo momentu. Abiejų diskų šepetėliuose, kurie neliečia jų paviršiaus ir yra kraštuose, krūviai tam tikru momentu tampa tokie didžiuliai, kad oro erdvėje įvyksta gedimas ir nuslysta elektros kibirkštis. Štai kodėl prie kolektorių galima pritvirtinti papildomus skirtingos talpos kondensatorius, kurie suteiks didesnį iškrovos poveikį.
