Elektroforikone toimii jatkuvana sähköenergian lähteenä. Tätä laitetta käytetään usein apulaitteena erilaisten sähköisten ilmiöiden ja vaikutusten näyttämiseen. Mutta mikä on sen muotoilu ja ominaisuudet?
Hieman keksintöjen historiaa
Elektroforikoneen kehitti vuonna 1865 saksalainen fyysikko August Tepler. Kummallista, aivan itsenäisesti, toinen kokeellinen tiedemies, Wilhelm Goltz, keksi samanlaisen suunnittelun, mutta vielä täydellisemmän, koska hänen laitteensa mahdollisti suurien potentiaalierojen saamisen ja voisi toimia tasavirran lähteenä. Lisäksi Goltsev-kone oli suunnittelultaan paljon yksinkertaisempi. 1800-luvun lopulla englantilainen sähkön ja mekaniikan kokeilija James Wimshurst paransi yksikköä. Ja tähän päivään asti hänen versiotaan (tosin hieman nykyaikaisempaa) käytetään sähködynaamisten kokeiden osoittamiseen, koska se pystyy luomaan v altavan eronpotentiaalia keräilijöiden välillä. Elektroforikonetta paransi jo 1900-luvun 40-luvulla Ioffe-niminen tiedemies, joka kehitti uudentyyppisiä sähköstaattisia generaattoreita röntgenlaitteen tehostamiseksi. Vaikka Wimshurst-konetta ei tällä hetkellä käytetä suoraan sähköenergian tuottamiseen, se on historiallinen näyttely, joka havainnollistaa tekniikan kehityksen sekä tieteellisen ja teknologisen kehityksen historiaa.
Elektroforikoneen suunnittelu
Tämä laite koostuu kahdesta toisiaan kohti pyörivästä levystä. Elektroforikoneen työ piilee juuri tällaisen kaksinkertaisen keskinäisen pyörimisen toteuttamisessa. Levyillä on johtavia segmenttejä, jotka on eristetty toisistaan. Molempien levyjen sivujen päällysteiden avulla muodostetaan kondensaattoreita. Tästä syystä elektroforikonetta kutsutaan joskus kondensaattorikoneeksi. Levyissä on neutraloijia, jotka ohjaavat varauksia levyjen vastakkaisista elementeistä maahan harjojen avulla. Keräilijät ovat vasemmalla ja oikealla. Juuri niihin saapuvat kammat taka- ja etulevyistä ottamat signaalit.
Mitä ovat Leidenin pankit?
Monissa tapauksissa kondensaattoreihin kertyy varauksia. Niitä kutsutaan Leidenin pankeiksi. Sen jälkeen on mahdollista tuottaa paljon voimakkaampia purkauksia ja kipinöitä. Jokaisen kondensaattorin sisälevyt on kytketty johtimiin erikseen. Harjat, jotka koskettavatlevyjen sektorit on yhdistetty Leiden-purkkien sisävuoraukseen. Koko rakenne on tällä hetkellä asennettu muovitelineille. Yhdessä Leyden-purkkien kanssa koneen osat kiinnitetään puutelineeseen. Suunnittelun selkeyden vuoksi elektroforikone omilla käsillä voidaan valmistaa yksinkertaisesti. Jopa henkilö, jolla ei ole erityistä teknistä koulutusta, voi koota sen ja käyttää sitä omaksi ilokseen.
Mikä on elektroforikoneen perusta?
Molempien levyjen yhteisvaikutus - tämä on tämän laitteen pääperiaate. Potentiaalieron ja sitten purkausten ja kipinöiden vaikutus saavutetaan sektoreiden oikealla järjestelyllä. Tietenkin on kehityksiä, jotka käyttävät tyhjiä levyjä, mutta ne eivät anna samanlaista tehokkuutta. Tällaisia malleja käytetään usein pienissä oppilaitoksissa. Tällaisen elektroforilaitteena olevan laitteen levyjen välisellä etäisyydellä on ratkaiseva merkitys ja sillä on merkittävä vaikutus vaaditun jännitteen saavuttamiseen kondensaattoreissa.
Mikä on koneen periaate?
Elektroforikone on kokenut monia muutoksia sen keksimisen jälkeen (ja tämä on 1700-luvun alkua). Mutta pääidea säilyy. Koneen suunnittelun perustana ovat levyt, joissa on liimattuja levyjä (metallinauhat). Hihnakäytöllä tiettyä mekaanista voimaa kohdistamalla niitä voidaan pyörittää eri suuntiin, vastakkain. Yhden kannessalevy latautuu positiivisesti. Se houkuttelee itselleen toisen varauksen (negatiivisen). Positiivinen kulkee johtimen läpi harjoilla (neutralisaattori), joka koskettaa vastakkaista vuorausta. Levyjä kääntämällä saamme alkuperäisen k altaiset maksut. Mutta ne vaikuttavat jo muihin vuorauksiin. Koska kiekot pyörivät vastakkaisiin suuntiin, varaukset virtaavat keräilijöihin. Tällaisessa esittelylaitteessa, kuten elektroforikoneessa, toimintaperiaate perustuu juuri tähän hetkeen. Molempien levyjen harjoilla, jotka eivät kosketa pintaansa ja sijaitsevat reunoilla, varaukset kasvavat jossain vaiheessa niin suuriksi, että ilmatilassa tapahtuu rikkoutuminen ja sähkökipinä luistaa. Siksi keräilijöihin voidaan kiinnittää lisäkondensaattoreita, joilla on eri kapasiteetit, mikä lisää purkausvaikutusta.
