Wimshurst generator eller elektrofor maskine er en induktion elektrostatisk enhed designet som en kontinuerlig kilde til elektrisk energi. I det 21. århundrede bruges det som en hjælpeteknik til at demonstrere fysiske eksperimenter relateret til forskellige elektriske effekter og fænomener.
Indhold
Lidt af opfindelsens historie
I 1865 udviklede den eksperimentelle fysiker fra Tyskland, August Tepler, de endelige tegninger af elektroformaskinen. Samtidig blev den anden uafhængige opdagelse af en sådan enhed lavet af den tyske videnskabsmand Wilhelm Holz. Hovedforskellen på enheden var evnen til at opnå større kraft og potentialeforskel. Holtz betragtes som skaberen af en kilde til jævnstrøm.
Det enkle indledende design af elektroformaskinen blev forbedret i 1883 af James Wimshurst fra England.Dens modifikation bruges i alle fysiske laboratorier til en visuel demonstration af eksperimenter.
Elektroformaskinens design
2 koaksiale skiver roterer mod hinanden, mens de bærer de enkleste kondensatorer fra aluminiumssektorer. På grund af tilfældige processer dannes der i det primære øjeblik en ladning på stedet for et af segmenterne. Fænomenet er forårsaget af friktionsprocessen mod luft. På grund af designets symmetri er det umuligt at forudsige det endelige tegn på forhånd.
Designet bruger 2 Leyden krukker. De skaber et enkelt system fra serieforbundne kondensatorer. Dette har den effekt, at driftsspændingskravene i hver tank fordobles. Det er nødvendigt at vælge de samme klassifikationer, dette er nøglen til en ensartet fordeling af driftsspændingen.
Induktive neutralisatorer er designet til at aflaste spændingen. Hele strukturen ligner en metalkam, der svæver i en vis afstand over skiven. Begge diske med tilsvarende tegn på den ydre overflade kommer til ladningsfjernelsespunktet. Neutralisatorer er parret. Efter aflæsning er ladningen af segmenterne stærkt reduceret. I yderligere design kommer børsten let i kontakt med kanten af skiven.
Operatøren, ved hjælp af kraften fra det elektriske drev eller sin egen hånd, bringer med magt de frastødende elementer i systemet sammen. Afgifterne, der interagerer med hinanden, forsøger at falde til ro så vidt muligt. Processen bidrager til en kraftig stigning i overfladeladningstætheden ved alle fjernelsespunkter.
Elektricitet opsamles i Leiden-krukker fra toppen af neutralisatorer. Der er en hurtig stigning i spændingen.Et gnistgab fastgjort til 2 elektroder hjælper med at undgå fejl i systemet. Det er muligt at opnå en bue af forskellig styrke ved at justere afstanden mellem dem. Der er en sammenhæng: Jo stærkere feltstyrken mellem de 2 gnistgab er, jo mere støjende følger effekten med processen med at tømme Leiden-krukkerne.
Segmenterne forbliver tomme efter ladningsfjernelsespunktet. Nedstrøms installeres potentielle equalizere eller neutralisatorer i henhold til driftsprincippet. Hver modsatte side af disken har allerede givet opladning til forskellige børster. I det øjeblik, man passerer gennem afhentningspunktet og efter det, er restladningstegnene forskellige.
Et stykke tyk kobbertråd med børster af de tyndeste ledninger svævende i lav højde eller gnidningssegmenter bidrager til at lukke disse modsætninger. Resultatet - ladningerne på begge segmenter er lig med nul, al energi omdannes i henhold til Joule-Lenz-loven til varme genereret på den fortykkede kobberkerne.
Hvad er Leidens banker
Den første elektriske kondensator skabt af de hollandske videnskabsmænd Pieter van Muschenbroek var en Leyden-krukke. Den opfundne kondensator har form som en cylinder med en bred eller medium hals med forskellige diametre. Leyden-krukken er lavet af glas. Indefra og udefra klæbes det over med speciel pladeblik. Produktet er dækket af et trælåg. Opfindelsens hovedfunktion er akkumulering og opbevaring af store ladninger.
Oprettelsen af en sådan bank blev stimuleret af en bred undersøgelse af elektricitet, den generelle hastighed af dens distribution såvel som de elektriske ledningsevneegenskaber af forskellige materialer. Takket være hende var det for første gang muligt at producere en elektrisk gnist kunstigt.Nu bruges Leiden dåser kun som en integreret del af elektroformaskiner.
Hvad er arbejdsprincippet for elektroformaskinen
Fra operatørens styrke tages der energi til at skifte skilte. Allerede mellem equalizere og børster bevæger skiverne sig med gensidig afvisning mod hinanden. Antallet af omdrejninger i minuttet spiller en rolle. Øget ladningstæthed. Den stærkeste ladning af de modstående skiver skubber resterne gennem længderne af kobbertråd. Heraf følger den energi, der er tilstrækkelig til at ændre tegnet.
Ved at øge overfladedensiteten fjernes ladningen fra enheden. På et enkelt punkt laves energireserver i Leiden-banken, et andet sted tjener til at ændre skiltet. Induktionsneutralisatorer har praktisk talt ingen forskelle. De udfører begge en fælles funktion med at neutralisere energi. Generel ordning:
- Der er 2 typer kondensatorer i designet: Leiden banker, hvor ladningen akkumuleres, og en kombination af et segment af begge diske med en dielektrisk og en aluminiumsforing.
- Der er 2 typer neutralisatorer, der reducerer ladningen af aluminiumssegmenter. Den første bruges til at ændre tegnet eller polariseringen, den anden til at oplade Leyden-krukken.
Al energi kommer ikke fra friktion af aluminium og kobber eller elektrificering af luft. Det skabes ved at tvangsfylde kondensatorerne med skivens torsionskraft. Alle processer udføres på grund af en kraftig stigning i overfladeladningstætheden ved fjernelsespunkterne.
Anvendelse af elektroformaskine
Fra 70'erne. Wimshurst-maskinen bruges ikke til direkte produktion af elektrisk energi.I dag fungerer det som en historisk udstilling, der illustrerer historien om fremkomsten og udviklingen af videnskabelige og teknologiske fremskridt og teknik. En laboratoriedemonstration, hvortil der er skabt en elektroformaskine, viser elektricitets forskellige fænomener og virkninger.
Det er acceptabelt at bruge induktionsneutralisatorer, der fjerner ladninger fra flydende dielektrikum, såsom olie. Det er farligt at få en gnist i luften i enhver produktion, det kan føre til katastrofale konsekvenser, røg og endda en eksplosion.
Historien om opdagelser og forskning inden for elektricitet er tæt forbundet med brugen af forskellige strukturer og enheder til at opnå elektriske ladninger. Elektroformaskinen spillede sin rolle i videnskabelig forskning, hvis handling er baseret på excitation af elektricitet på grund af induktion.
Lignende artikler:
