Wimshurst-generator eller elektroformaskin er en induksjonselektrostatisk enhet designet som en kontinuerlig kilde til elektrisk energi. I det 21. århundre brukes det som en hjelpeteknikk for å demonstrere fysiske eksperimenter knyttet til ulike elektriske effekter og fenomener.
Innhold
Litt av historien til oppfinnelsen
I 1865 utviklet den eksperimentelle fysikeren fra Tyskland, August Tepler, de endelige tegningene av elektroformaskinen. Samtidig ble den andre uavhengige oppdagelsen av en slik enhet gjort av den tyske forskeren Wilhelm Holz. Hovedforskjellen til enheten var muligheten til å oppnå større kraft og potensiell forskjell. Holtz regnes som skaperen av en kilde for likestrøm.
Den enkle første utformingen av elektroformaskinen ble forbedret i 1883 av James Wimshurst fra England.Modifikasjonen brukes i alle fysiske laboratorier for en visuell demonstrasjon av eksperimenter.
Utformingen av elektroformaskinen
2 koaksiale skiver roterer mot hverandre, mens de bærer de enkleste kondensatorene fra aluminiumssektorer. På grunn av tilfeldige prosesser, i det primære øyeblikket, dannes en ladning på stedet til et av segmentene. Fenomenet er forårsaket av prosessen med friksjon mot luft. På grunn av symmetrien til designet er det umulig å forutsi det endelige tegnet på forhånd.
Designet bruker 2 Leyden-krukker. De lager et enkelt system fra seriekoblede kondensatorer. Dette gir en dobling av driftsspenningskravene i hver tank. Det er nødvendig å velge de samme karakterene, dette er nøkkelen til en jevn fordeling av driftsspenningen.
Induktive nøytralisatorer er designet for å avlaste spenningen. Hele strukturen ligner en metallkam som svever et stykke over disken. Begge diskene med tilsvarende tegn på den ytre overflaten kommer til ladningsfjerningspunktet. Nøytralisatorer er paret. Etter lossing er ladningen til segmentene sterkt redusert. I tilleggsdesign kommer børsten lett i kontakt med kanten av skiven.
Operatøren, ved hjelp av kraften til den elektriske stasjonen eller sin egen hånd, bringer de frastøtende elementene i systemet sammen. Anklagene som samhandler med hverandre prøver å slå seg ned så langt som mulig. Prosessen bidrar til en kraftig økning i overflateladningstettheten ved alle fjerningspunkter.
Elektrisitet samles i Leiden-krukker fra toppene av nøytralisatorer. Det er en rask økning i spenningen.Et gnistgap festet til 2 elektroder bidrar til å unngå feil i systemet. Det er mulig å oppnå en bue med forskjellig styrke ved å justere avstanden mellom dem. Det er en sammenheng: Jo sterkere feltstyrken er mellom de 2 gnistgapene, jo mer støyende følger effekten med prosessen med å tømme Leiden-krukkene.
Segmentene forblir tomme etter ladningsfjerningspunktet. Nedstrøms installeres potensielle utjevnere eller nøytralisatorer i henhold til driftsprinsippet. Hver motsatt side av platen har allerede gitt lading til forskjellige børster. I det øyeblikket du passerer gjennom hentepunktet og etter det, er gjenværende ladningstegn forskjellige.
Et stykke tykk kobbertråd med børster av de tynneste ledningene som svever i lav høyde eller gnide segmenter bidrar til å lukke disse motsetningene. Resultatet - ladningene på begge segmentene er lik null, all energien omdannes i henhold til Joule-Lenz-loven til varme generert på den fortykkede kobberkjernen.
Hva er bankene i Leiden
Den første elektriske kondensatoren laget av nederlandske forskere Pieter van Muschenbroek var en Leyden-krukke. Den oppfunne kondensatoren har formen av en sylinder med en bred eller middels hals med forskjellige diametre. Leyden-krukken er laget av glass. Fra inn- og utsiden er det limt over med spesialplate. Produktet er dekket med et trelokk. Hovedfunksjonen til oppfinnelsen er akkumulering og lagring av store ladninger.
Opprettelsen av en slik bank ble stimulert av en bred studie av elektrisitet, den generelle hastigheten på distribusjonen, samt de elektriske ledningsevneegenskapene til forskjellige materialer. Takket være henne var det for første gang mulig å produsere en elektrisk gnist kunstig.Nå brukes Leiden-bokser kun som en integrert del av elektroformaskiner.
Hva er arbeidsprinsippet til elektroformaskinen
Fra operatørens styrke tas det energi for å skifte skilt. Allerede mellom equalizere og børster beveger skivene seg med gjensidig avstøt mot hverandre. Antall omdreininger per minutt spiller en rolle. Økt ladningstetthet. Den sterkeste ladningen av de motstående skivene skyver restene gjennom lengdene av kobbertråd. Fra dette følger energien tilstrekkelig til å endre tegnet.
Ved å øke overflatetettheten fjernes ladningen fra enheten. På et enkelt punkt lages energireserver i Leiden-banken, et annet sted tjener til å endre skiltet. Induksjonsnøytralisatorer har praktisk talt ingen forskjeller. De utfører begge en felles funksjon for å nøytralisere energi. Generelt opplegg:
- Det er 2 typer kondensatorer i designet: Leiden-banker hvor ladningen samler seg, og en kombinasjon av et segment av begge diskene med en dielektrisk og en aluminiumsforing.
- Det er 2 typer nøytralisatorer som reduserer ladningen av aluminiumssegmenter. Den første brukes til å endre tegnet eller polariseringen, den andre til å lade Leyden-krukken.
All energi kommer ikke fra friksjon av aluminium og kobber eller elektrifisering av luft. Den skapes ved å tvangsfylle kondensatorene med torsjonskraften til skiven. Alle prosesser utføres på grunn av en kraftig økning i overflateladningstettheten ved fjerningspunktene.
Påføring av elektroformaskin
Fra 70-tallet. Wimshurst-maskinen brukes ikke til direkte produksjon av elektrisk energi.I dag fungerer den som en historisk utstilling som illustrerer historien til fremveksten og utviklingen av vitenskapelig og teknologisk fremgang og ingeniørkunst. En laboratoriedemonstrasjon, som en elektroformaskin er laget for, viser de ulike fenomenene og effektene av elektrisitet.
Det er akseptabelt å bruke induksjonsnøytralisatorer, som fjerner ladninger fra flytende dielektriske stoffer, for eksempel olje. Det er farlig å få en gnist i luften i enhver produksjon, det kan føre til katastrofale konsekvenser, røyk og til og med en eksplosjon.
Historien om funn og forskning innen elektrisitet er nært knyttet til bruken av ulike strukturer og enheter for å oppnå elektriske ladninger. Elektroformaskinen spilte sin rolle i vitenskapelig forskning, hvis handling er basert på eksitasjon av elektrisitet på grunn av induksjon.
Lignende artikler:
