Електрофорната машина работи като непрекъснат източник на електрическа енергия. Това устройство често се използва като спомагателно устройство за демонстриране на различни електрически явления и ефекти. Но какъв е неговият дизайн и характеристики?
Малко от историята на изобретенията
Електрофорната машина е разработена през далечната 1865 г. от Август Теплер, немски физик. Любопитно е, че съвсем независимо друг експериментален учен, Вилхелм Голц, изобретява подобен дизайн, но дори по-съвършен, тъй като неговият апарат позволява да се получат големи потенциални разлики и може да служи като източник на постоянен ток. Освен това машината Голцев беше много по-проста като дизайн. В края на деветнадесети век английският експериментатор в областта на електричеството и механиката Джеймс Уимшърст подобрява уреда. И до ден днешен именно неговата версия (макар и малко по-модерна) се използва за демонстриране на електродинамични експерименти поради способността да създава огромна разликапотенциали между колекторите. Електрофорната машина е подобрена още през четиридесетте години на ХХ век от учен на име Йофе, който разработи нов тип електростатични генератори за захранване на рентгеновата машина. Въпреки че машината Wimshurst в момента не се използва за пряка задача за генериране на електрическа енергия, тя е исторически експонат, който илюстрира историята на развитието на инженерството и научно-техническия прогрес.
Дизайн на електрофорна машина
Този апарат се състои от два диска, които се въртят един към друг. Работата на електрофорната машина се крие именно в осъществяването на такова двойно взаимно въртене. На дисковете има проводими сегменти, изолирани един от друг. С помощта на облицовките на страните на двата диска се образуват кондензатори. Ето защо електрофорната машина понякога се нарича кондензаторна машина. На дисковете има неутрализатори, които с помощта на четки отклоняват зарядите от противоположните елементи на дисковете към земята. Колекторите са отляво и отдясно. Именно върху тях пристигат генерираните сигнали, взети от гребените от задния и предния диск.
Какви са бреговете на Лайден?
В много случаи зарядите се натрупват върху кондензаторите. Наричат се банки в Лайден. След това е възможно да се възпроизвеждат много по-силни разряди и искри. Вътрешните плочи на всеки кондензатор са свързани към проводниците поотделно. Четки, които се докосватсекторите на дисковете са комбинирани с вътрешната облицовка на бурканите Leiden. Цялата конструкция в момента е монтирана на пластмасови стелажи. Заедно с бурканите Leyden, части от машината са фиксирани върху дървена стойка. Като се има предвид яснотата на дизайна, електрофорна машина със собствените си ръце може да бъде направена съвсем просто. Дори човек, който няма специално техническо образование, може да го сглоби и управлява за свое удоволствие.
Каква е основата на електрофорната машина?
Използване на взаимното усилие на двата диска - това е основният принцип в това устройство. Ефектът от потенциална разлика, а след това разряди и искри, се постига чрез правилното подреждане на секторите. Разбира се, има разработки, които използват празни дискове, но те не дават подобна ефективност. Такива дизайни често се използват в малки образователни институции. Разстоянието между дисковете на такова устройство като електрофорна машина играе решаваща роля и оказва значително влияние върху постигането на необходимото напрежение на кондензаторите.
Какъв е принципът на машината?
Електрофорната машина е претърпяла много промени от своето изобретение (а това е началото на осемнадесети век). Но основната идея остава. Основата на дизайна на машината са дискове със залепени плочи (метални ленти). Чрез прилагане на определена механична сила с помощта на ремъчно задвижване, те могат да се въртят в различни посоки, противоположни една на друга. На корицата на единдискът става положително зареден. Той ще привлече друг заряд (отрицателен) към себе си. Позитивът ще премине през проводника с четки (неутрализатор), който докосва противоположната облицовка. Обръщайки дисковете, получаваме заряди, подобни на оригиналните. Но те вече ще засегнат други облицовки. Като се има предвид, че дисковете се въртят в противоположни посоки, зарядите се стичат към колекторите. В такъв демонстрационен апарат като електрофорна машина принципът на действие се основава именно на този момент. Върху четките на двата диска, които не докосват повърхността си и са разположени по краищата, зарядите в даден момент стават толкова огромни, че се получава пробив във въздушното пространство и електрическа искра се изплъзва. Ето защо към колекторите могат да бъдат прикрепени допълнителни кондензатори с различен капацитет, които ще придадат по-голяма красота на ефекта на разряда.
