Електрофорна машина - принцип роботи. Як зробити Електрофорна машина своїми руками

Електрофорна машина працює як безперервний джерело електричної енергії. Цей прилад використовують найчастіше як допоміжний для демонстрацій різних електричних явищ і ефектів. Але яка його конструкція і особливості?

Трохи з історії винаходу

Електрофорна машина розроблена в далекому тисяча вісімсот шістьдесят п`ятому році Августом Теплера, німецьким фізиком. Що цікаво, абсолютно незалежно інший учений-експериментатор Вільгельм Гольц винайшов подібну конструкцію, але навіть більш досконалу, так як його апарат дозволяв отримати великі значення різниць потенціалів і міг служити джерелом постійного струму. До того ж гольцевская машина була набагато більш простий в конструкції. В кінці дев`ятнадцятого століття англійський експериментатор в області електрики і механіки Джеймс Вімшурст удосконалив агрегат. І по сьогоднішній день саме його варіант (хай і трохи більш сучасний) використовується для демонстрацій електродинамічних дослідів завдяки здатності створювати величезну різницю потенціалів між колекторами. Електрофорна машина була покращена вже в сорокових роках двадцятого століття вченим на прізвище Іоффе, який розробив новий тип електростатичних генераторів для здійснення харчування рентгенівської установки. Хоча машину Вімшурста зараз не використовують для безпосереднього завдання видобутку електричної енергії, вона є історичним експонатом, який ілюструє історію розвитку інженерної думки і науково-технічного прогресу.

Конструкція електрофорної машини

Цей апарат складається з двох дисків, які обертаються назустріч один одному. Робота електрофорної машини якраз і полягає у здійсненні такого подвійного обопільного обертання. На дисках розташовані струмопровідні ізольовані один від одного сегменти. За допомогою обкладок сторін обох дисків утворюються конденсатори. Саме тому електрофорна машина іноді називається конденсаторної. На дисках розташовані нейтралізатори, які відводять заряди від протилежних елементів дисків на землю за допомогою щіток. Колектори знаходяться зліва і справа. Саме на них надходять зняті гребінками з заднього і переднього дисків генеруються сигнали.

Що таке банки Лейдена?

У багатьох випадках заряди накопичуються на конденсаторах. Їх називають банками Лейдена. Після цього можливе відтворення набагато більш сильних розрядів і іскор. Внутрішні обкладки кожного конденсатора з`єднуються з кондукторами окремо. Щітки, які стосуються секторів дисків, об`єднані з внутрішніми обкладками банок Лейдена. Вся конструкція на сьогоднішній день монтується на пластмасових стійках. Разом з лейденовскімі банками частини машини закріплюються на підставці з дерева. Враховуючи наочність конструкції, електрофорна машина своїми руками може бути зроблена досить просто. Навіть людина, яка не має спеціальної технічної освіти, може її зібрати і експлуатувати в своє задоволення.

На чому заснована робота електрофорної машини?

Використання взаємного зусилля обох дисків - саме цей принцип є основним у даному пристрої. Ефект виникнення різниці потенціалів, а потім розрядів і іскор досягається правильним розташуванням секторів. Звичайно, існують розробки, що використовують і чисті диски, але подібний коефіцієнт корисної дії вони не видають. Такі конструкції часто застосовуються в невеликих навчальних закладах. Відстань між дисками у такого приладу, як електрофорна машина, відіграє найважливішу роль і має суттєвий вплив на досягнення необхідного напруги на конденсаторах.

Який принцип роботи апарату?

Електрофорна машина з моменту її винаходу (а це початок вісімнадцятого століття) пережила багато змін. Але основна ідея залишилася. Основою конструкції машини є диски з наклеєними обкладками (Металевими смугами). Приклавши певну механічну силу за допомогою пасової передачі, їх можна обертати в різні боки, протилежні один одному. На обкладанні одного диска виникає позитивний заряд. Він притягне до себе інший заряд (негативний). Позитивний піде через провідник зі щітками (нейтралізатор), який стосується протилежної обкладання. Повертаючи диски, отримуємо заряди, аналогічні вихідним. Але вони вже будуть впливати на інші обкладки. Враховуючи те, що диски обертаються в протилежні сторони, заряди стікаються до колекторів. У такого демонстраційного апарату, як електрофорна машина, принцип роботи заснований саме на цьому моменті. На щітках обох дисків, які не стосуються їх поверхні і знаходяться по краях, заряди в якийсь момент стають настільки величезними, що в повітряному просторі виникає пробій, і проскакує електрична іскра. Саме тому до колекторів можна приєднувати додаткові конденсатори різних ємностей, що додасть велику красу ефекту виникнення розряду.