Wimshurst generator eller elektroformaskin är en induktionselektrostatisk anordning utformad som en kontinuerlig källa till elektrisk energi. På 2000-talet används det som en hjälpteknik för att demonstrera fysiska experiment relaterade till olika elektriska effekter och fenomen.
Innehåll
Lite av uppfinningens historia
År 1865 utvecklade experimentfysikern från Tyskland, August Tepler, de slutliga ritningarna av elektroformaskinen. Samtidigt gjordes den andra oberoende upptäckten av en sådan enhet av den tyske forskaren Wilhelm Holz. Huvudskillnaden med enheten var förmågan att få större effekt och potentialskillnad. Holtz anses vara skaparen av en källa för likström.
Den enkla initiala designen av elektroformaskinen förbättrades 1883 av James Wimshurst från England.Dess modifiering används i alla fysiska laboratorier för en visuell demonstration av experiment.
Utformningen av elektroformaskinen
2 koaxialskivor roterar mot varandra, samtidigt som de bär de enklaste kondensatorerna från aluminiumsektorer. På grund av slumpmässiga processer, i det primära ögonblicket, bildas en laddning på platsen för ett av segmenten. Fenomenet orsakas av friktionsprocessen mot luft. På grund av designens symmetri är det omöjligt att förutsäga det slutliga tecknet i förväg.
Designen använder 2 Leyden-burkar. De skapar ett enda system från seriekopplade kondensatorer. Detta medför att driftspänningskraven i varje tank fördubblas. Det är nödvändigt att välja samma betyg, detta är nyckeln till en enhetlig fördelning av driftspänningen.
Induktiva neutralisatorer är utformade för att avlasta spänningen. Hela strukturen liknar en metallkam som svävar på något avstånd ovanför skivan. Båda skivorna med motsvarande tecken på den yttre ytan kommer till laddningsavlägsningspunkten. Neutralisatorer är parade. Efter lossning reduceras laddningen av segmenten kraftigt. I ytterligare utföranden kommer borsten lätt i kontakt med skivans kant.
Operatören, med hjälp av kraften från den elektriska enheten eller sin egen hand, sammanför med våld de frånstötande elementen i systemet. Avgifterna som interagerar med varandra försöker slå sig ner så långt som möjligt. Processen bidrar till en kraftig ökning av ytladdningstätheten vid alla borttagningspunkter.
Elektricitet samlas in i Leiden-burkar från topparna av neutralisatorer. Det sker en snabb ökning av spänningen.Ett gnistgap fäst på 2 elektroder hjälper till att undvika fel i systemet. Det är möjligt att få en båge med olika styrka genom att justera avståndet mellan dem. Det finns ett samband: ju starkare fältstyrkan är mellan de två gnistgaperna, desto mer bullrig följer effekten med processen att tömma Leiden-burkarna.
Segmenten förblir tomma efter laddningsavlägsningspunkten. Nedströms installeras potentialutjämnare eller neutralisatorer enligt driftprincipen. Varje motsatt sida av skivan har redan gett laddning till olika borstar. I ögonblicket för att passera genom upphämtningspunkten och efter den är tecknen på kvarvarande laddning olika.
En bit tjock koppartråd med borstar av de tunnaste trådarna som svävar på låg höjd eller gnidningssegment bidrar till att dessa motsatser stängs. Resultatet - laddningarna på båda segmenten är lika med noll, all energi omvandlas enligt Joule-Lenz-lagen till värme som genereras på den förtjockade kopparkärnan.
Vad är Leidens banker
Den första elektriska kondensatorn som skapades av de holländska forskarna Pieter van Muschenbroek var en Leyden-burk. Den uppfunna kondensatorn har formen av en cylinder med en bred eller medelstor hals med olika diametrar. Leydenburken är gjord av glas. Inifrån och ut klistras den över med specialplåt. Produkten är täckt med ett trälock. Uppfinningens huvudfunktion är ackumulering och lagring av stora laddningar.
Skapandet av en sådan bank stimulerades av en bred studie av elektricitet, den allmänna hastigheten på dess distribution, såväl som de elektriska ledningsförmågan hos olika material. Tack vare henne var det för första gången möjligt att producera en elektrisk gnista på konstgjord väg.Nu används Leiden-burkar endast som en integrerad del av elektroformaskiner.
Vad är arbetsprincipen för elektroformaskinen
Från operatörens styrka tas energi för att byta skyltar. Redan mellan utjämnare och borstar rör sig skivorna med ömsesidig repulsion mot varandra. Antalet varv per minut spelar roll. Ökad laddningstäthet. Den starkaste laddningen av de motsatta skivorna trycker resterna genom koppartrådslängderna. Från detta följer energin som är tillräcklig för att ändra tecknet.
Genom att öka ytdensiteten avlägsnas laddningen från enheten. Vid en enda punkt görs energireserver i Leiden-banken, en annan plats tjänar till att byta skylt. Induktionsneutraliserare har praktiskt taget inga skillnader. De har båda en gemensam funktion att neutralisera energi. Allmänt schema:
- Det finns 2 typer av kondensatorer i designen: Leiden-banker där laddningen ackumuleras, och en kombination av ett segment av båda skivorna med ett dielektriskt och ett aluminiumfoder.
- Det finns 2 typer av neutralisatorer som minskar laddningen av aluminiumsegment. Den första används för att ändra tecknet eller polariseringen, den andra för att ladda Leyden-burken.
All energi kommer inte från friktionen av aluminium och koppar eller elektrifiering av luft. Den skapas genom att tvångsfylla kondensatorerna med skivans vridkraft. Alla processer utförs på grund av en kraftig ökning av ytladdningstätheten vid borttagningspunkterna.
Applicering av elektroformaskin
Från 70-talet. Wimshurst-maskinen används inte för direkt produktion av elektrisk energi.Idag fungerar det som en historisk utställning som illustrerar historien om framväxten och utvecklingen av vetenskapliga och tekniska framsteg och ingenjörskonst. En laboratoriedemonstration, för vilken en elektroformaskin skapas, visar elektricitets olika fenomen och effekter.
Det är acceptabelt att använda induktionsneutraliserare för att ta bort laddningar från flytande dielektrikum, såsom olja. Det är farligt att få en gnista i luften i någon produktion, det kan leda till katastrofala konsekvenser, rök och till och med en explosion.
Historien om upptäckter och forskning inom elområdet är nära relaterad till användningen av olika strukturer och anordningar för att erhålla elektriska laddningar. Elektroformaskinen spelade sin roll i vetenskaplig forskning, vars verkan är baserad på excitation av elektricitet på grund av induktion.
Liknande artiklar:
