De elektrofoormachine werkt als een continue bron van elektrische energie. Dit apparaat wordt vaak gebruikt als hulpapparaat voor het demonstreren van verschillende elektrische verschijnselen en effecten. Maar wat is het ontwerp en de functies?
Een stukje geschiedenis van de uitvinding
De elektrofoormachine werd in 1865 ontwikkeld door August Tepler, een Duitse natuurkundige. Vreemd genoeg bedacht een andere experimentele wetenschapper, Wilhelm Goltz, een soortgelijk ontwerp, maar nog perfecter, omdat zijn apparaat het mogelijk maakte om grote potentiaalverschillen te verkrijgen en als bron van gelijkstroom kon dienen. Bovendien was de Goltsev-machine veel eenvoudiger van ontwerp. Aan het einde van de negentiende eeuw verbeterde de Engelse experimentator op het gebied van elektriciteit en mechanica, James Wimshurst, de eenheid. En tot op de dag van vandaag is het zijn versie (zij het een beetje moderner) die wordt gebruikt om elektrodynamische experimenten te demonstreren vanwege het vermogen om een enorm verschil te creërenpotenties tussen verzamelaars. De elektrofoormachine werd al in de jaren veertig van de twintigste eeuw verbeterd door een wetenschapper genaamd Ioffe, die een nieuw type elektrostatische generatoren ontwikkelde om de röntgenmachine aan te drijven. Hoewel de Wimshurst-machine momenteel niet wordt gebruikt voor de directe taak van het opwekken van elektrische energie, is het een historische tentoonstelling die de geschiedenis van de ontwikkeling van techniek en wetenschappelijke en technologische vooruitgang illustreert.
Ontwerp van elektrofoormachine
Dit apparaat bestaat uit twee schijven die naar elkaar toe draaien. Het werk van de elektrofoormachine ligt juist in de uitvoering van zo'n dubbele onderlinge rotatie. Op de schijven bevinden zich geleidende segmenten die van elkaar zijn geïsoleerd. Met behulp van de bekledingen van de zijkanten van beide schijven worden condensatoren gevormd. Dat is de reden waarom de elektrofoormachine soms een condensatormachine wordt genoemd. Op de schijven bevinden zich neutralisatoren, die met behulp van borstels ladingen van de tegenoverliggende elementen van de schijven naar de grond leiden. Links en rechts staan verzamelaars. Het is op hen dat de gegenereerde signalen van de kammen van de achterste en voorste schijven aankomen.
Wat zijn de oevers van Leiden?
In veel gevallen hopen zich ladingen op op condensatoren. Ze heten Leidse banken. Daarna is het mogelijk om veel sterkere ontladingen en vonken te reproduceren. De binnenplaten van elke condensator zijn afzonderlijk met de geleiders verbonden. Borstels die elkaar rakensectoren van de schijven worden gecombineerd met de binnenbekleding van de Leidse potten. De hele structuur is momenteel gemonteerd op plastic rekken. Samen met de Leidse potten zijn delen van de machine bevestigd op een houten standaard. Gezien de duidelijkheid van het ontwerp, kan een elektrofoormachine met uw eigen handen vrij eenvoudig worden gemaakt. Zelfs iemand die geen speciale technische opleiding heeft genoten, kan hem voor zijn eigen plezier in elkaar zetten en bedienen.
Wat is de basis van de elektrofoormachine?
De wederzijdse inspanning van beide schijven gebruiken - dit is het belangrijkste principe van dit apparaat. Het effect van een potentiaalverschil, en vervolgens ontladingen en vonken, wordt bereikt door de juiste opstelling van de sectoren. Natuurlijk zijn er ontwikkelingen waarbij gebruik wordt gemaakt van blanco schijven, maar die geven geen vergelijkbare efficiëntie. Dergelijke ontwerpen worden vaak gebruikt in kleine onderwijsinstellingen. De afstand tussen de schijven van een apparaat als een elektrofoormachine speelt een cruciale rol en heeft een aanzienlijke invloed op het bereiken van de vereiste spanning op de condensatoren.
Wat is het principe van de machine?
De elektrofoormachine heeft sinds zijn uitvinding veel veranderingen ondergaan (en dit is het begin van de achttiende eeuw). Maar de hoofdgedachte blijft. De basis van het ontwerp van de machine zijn schijven met verlijmde platen (metalen strips). Door een bepaalde mechanische kracht uit te oefenen met behulp van een riemaandrijving, kunnen ze in verschillende richtingen, tegengesteld aan elkaar, worden gedraaid. Op de cover van eende schijf wordt positief geladen. Het zal een andere (negatieve) lading naar zichzelf aantrekken. Het positieve gaat door de geleider met borstels (neutralisator), die de tegenoverliggende voering raakt. Als we de schijven draaien, krijgen we ladingen die vergelijkbaar zijn met de originele. Maar ze zullen al andere voeringen beïnvloeden. Aangezien de schijven in tegengestelde richting draaien, stromen de ladingen naar de collectoren. In zo'n demonstratieapparaat als een elektrofoormachine is het werkingsprincipe precies op dit moment gebaseerd. Op de borstels van beide schijven, die hun oppervlak niet raken en zich aan de randen bevinden, worden de ladingen op een gegeven moment zo groot dat er een storing optreedt in de luchtruimte en een elektrische vonk wegglijdt. Daarom kunnen er extra condensatoren met verschillende capaciteiten aan de collectoren worden bevestigd, wat het effect van de ontlading nog mooier zal maken.
