Электрофорная машина

Материал из Википедии ? свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема электрофорной машины Уимсхёрста

Электрофо?рная маши?на , генератор Уимсхёрста [2] ? электростатический генератор , то есть электрическая машина для генерирования высокого постоянного напряжения, разработанная между 1880 и 1883 британским изобретателем Джеймсом Уимсхёрстом (1832?1903). Использует явление электростатической индукции , при этом на полюсах машины ( лейденских банках ) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт . Работает с помощью механической энергии.

20-дисковая машина, построенная Виллардом и Абрагамом в 1911 году, при скорости вращения 1200?1400 мин ?1 давала напряжение до 320 тыс. В и искры длиной до 60 см [1] .

Описание работы

[ править | править код ]
Схема работы электрофорной машины. Секторы представлены движущимися квадратами, контактные щётки ? стрелками. Красным цветом обозначен положительный заряд, зелёным ? отрицательный.

Машина состоит из двух и более соосных дисков (А и В) из изолирующего материала, на которые нанесены проводящие секторы (см. схему). Диски приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сектор A1 вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сектор B1 ? отрицательный. Когда A1 движется влево, а B1 ? вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой против силы их электростатического притяжения.

Когда A1 достигает положения напротив сектора B2 пластины B, который в этот момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом и, таким образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1, перенеся отрицательный заряд на B2 и положительный заряд на удалённый сектор, которого в этот момент касается щётка Y1.

Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сектором B2 (находящимся в этот момент напротив сектора на диске А, контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней частью. Совершенно аналогично работает и диск B.

Электрофорная машина была разработана в 1865 году немецким физиком-экспериментатором Августом Тёплером [3] . В 1865 году свою машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Хольц (Гольц) [1] . Машина Гольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию [4] . Между 1880 и 1883 годами её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Уимсхёрст . Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Уимсхёрста.

Модифицированная электрофорная машина была построена также инженером Тепловым М. Н. Теория и конструкция были опубликованы в книге ≪Теория и новая конструкция электрофорных машин инженер-полковника М. Н. Теплова.≫ в 1875 г.

Примечания

[ править | править код ]
  1. 1 2 3 Электростатические машины  // Э ? Электрофон. ? М.  : Советская энциклопедия , 1933, 1935. ? Стб. 735-736. ? ( Большая советская энциклопедия  : [в 66 т.]  / гл. ред. О. Ю. Шмидт  ; 1926?1947, т. 63).
  2. англ.   Wimshurst . В старой литературе встречается вариант написания Уимшерст [1]
  3. Дёрфель, 2020 .
  4. Электрофорная машина Гольца [1] Архивная копия от 2 июня 2013 на Wayback Machine

Литература

[ править | править код ]
  • Dorfel G., Weihreter E. The Fifty Percent Machines ? A Short History of Influence Machines and an Elementary Theory of Their Efficiency: An Attempt  (англ.)  // Annalen der Physik . ? 2020. ? P. 2000465. ? doi : 10.1002/andp.202000465 .