Penjana Wimshurst atau mesin elektrofor ialah peranti elektrostatik aruhan yang direka sebagai sumber tenaga elektrik yang berterusan. Pada abad ke-21, ia digunakan sebagai teknik tambahan untuk menunjukkan eksperimen fizikal yang berkaitan dengan pelbagai kesan dan fenomena elektrik.
Kandungan
Sedikit sejarah ciptaan
Pada tahun 1865, ahli fizik eksperimen dari Jerman, August Tepler, membangunkan lukisan akhir mesin elektrofor. Pada masa yang sama, penemuan bebas kedua bagi unit sedemikian dibuat oleh saintis Jerman Wilhelm Holz. Perbezaan utama peranti adalah keupayaan untuk mendapatkan kuasa yang lebih besar dan perbezaan potensi. Holtz dianggap sebagai pencipta sumber arus elektrik terus.
Reka bentuk awal mudah mesin elektrofor telah diperbaiki pada tahun 1883 oleh James Wimshurst dari England.Pengubahsuaiannya digunakan di semua makmal fizikal untuk demonstrasi visual eksperimen.
Reka bentuk mesin elektrofor
2 cakera sepaksi berputar antara satu sama lain, sambil membawa kapasitor paling ringkas daripada sektor aluminium. Disebabkan oleh proses rawak, pada saat utama, caj terbentuk di tapak salah satu segmen. Fenomena ini disebabkan oleh proses geseran terhadap udara. Oleh kerana simetri reka bentuk, adalah mustahil untuk meramalkan tanda akhir terlebih dahulu.
Reka bentuk menggunakan 2 balang Leyden. Mereka mencipta satu sistem daripada kapasitor bersambung siri. Ini mempunyai kesan menggandakan keperluan voltan operasi dalam setiap tangki. Ia adalah perlu untuk memilih penarafan yang sama, ini adalah kunci kepada pengagihan seragam voltan operasi.
Peneutral induktif direka untuk melegakan voltan. Keseluruhan struktur menyerupai sikat logam yang berlegar pada jarak tertentu di atas cakera. Kedua-dua cakera dengan tanda setara pada permukaan luar datang ke titik penyingkiran cas. Peneutral dipasangkan. Selepas memunggah, caj segmen dikurangkan dengan banyak. Dalam reka bentuk tambahan, berus mudah bersentuhan dengan tepi cakera.
Pengendali, menggunakan kuasa pemacu elektrik atau tangannya sendiri, secara paksa menyatukan unsur-unsur penolak sistem. Caj yang berinteraksi antara satu sama lain cuba diselesaikan sejauh mungkin. Proses ini menyumbang kepada peningkatan mendadak dalam ketumpatan cas permukaan di semua titik penyingkiran.
Elektrik dikumpulkan dalam balang Leiden dari puncak peneutral. Terdapat peningkatan mendadak dalam voltan.Jurang percikan yang dipasang pada 2 elektrod membantu mengelakkan kegagalan sistem. Adalah mungkin untuk mendapatkan arka dengan kekuatan yang berbeza dengan melaraskan jarak antara mereka. Terdapat hubungan: semakin kuat kekuatan medan antara 2 celah percikan, semakin bising kesannya mengiringi proses mengosongkan balang Leiden.
Segmen kekal kosong melepasi titik penyingkiran cas. Hilir, penyamaan berpotensi atau peneutral dipasang mengikut prinsip operasi. Setiap bahagian bertentangan cakera telah memberikan caj kepada berus yang berbeza. Pada saat melalui titik pikap dan selepasnya, tanda-tanda caj sisa adalah berbeza.
Sekeping dawai tembaga tebal dengan berus wayar paling nipis yang berlegar pada ketinggian rendah atau segmen bergesel menyumbang kepada penutupan yang bertentangan ini. Hasilnya - caj pada kedua-dua segmen adalah sama dengan sifar, semua tenaga ditukar mengikut hukum Joule-Lenz kepada haba yang dijana pada teras kuprum yang menebal.
Apakah bank Leiden
Kapasitor elektrik pertama yang dicipta oleh saintis Belanda Pieter van Muschenbroek ialah balang Leyden. Kapasitor yang dicipta mempunyai bentuk silinder dengan leher lebar atau sederhana dengan diameter yang berbeza. Balang Leyden diperbuat daripada kaca. Dari dalam dan luar ia ditampal dengan loyang lembaran khas. Produk ditutup dengan penutup kayu. Fungsi utama ciptaan adalah pengumpulan dan penyimpanan caj yang besar.
Penciptaan bank sedemikian telah dirangsang oleh kajian luas elektrik, kelajuan umum pengedarannya, serta sifat kekonduksian elektrik pelbagai bahan. Terima kasih kepadanya, buat kali pertama mungkin menghasilkan percikan elektrik secara buatan.Kini tin Leiden hanya digunakan sebagai sebahagian daripada mesin elektrofor.
Apakah prinsip kerja mesin elektrofor
Daripada kekuatan pengendali, tenaga diambil untuk menukar tanda. Sudah antara penyamaan dan berus, cakera bergerak dengan tolakan bersama antara satu sama lain. Bilangan pusingan seminit memainkan peranan. Ketumpatan cas meningkat. Caj terkuat cakera lawan menolak sisa melalui panjang dawai kuprum. Dari ini berikut tenaga yang mencukupi untuk menukar tanda.
Dengan meningkatkan ketumpatan permukaan, caj dikeluarkan daripada peranti. Pada satu titik, rizab tenaga dibuat di bank Leiden, tempat lain berfungsi untuk menukar tanda. Peneutral aruhan hampir tidak mempunyai perbezaan. Kedua-duanya melakukan fungsi yang sama untuk meneutralkan tenaga. Skim umum:
- Terdapat 2 jenis kapasitor dalam reka bentuk: Leiden bank tempat cas terkumpul, dan gabungan segmen kedua-dua cakera dengan lapisan dielektrik dan aluminium.
- Terdapat 2 jenis peneutral yang mengurangkan cas segmen aluminium. Yang pertama digunakan untuk menukar tanda atau polarisasi, yang kedua untuk mengecas balang Leyden.
Semua tenaga tidak datang daripada geseran aluminium dan kuprum atau elektrifikasi udara. Ia dicipta dengan mengisi secara paksa kapasitor dengan daya kilasan cakera. Semua proses dijalankan kerana peningkatan mendadak dalam ketumpatan cas permukaan pada titik penyingkiran.
Penggunaan Mesin Elektrofor
Dari tahun 70-an. mesin Wimshurst tidak digunakan untuk pengeluaran langsung tenaga elektrik.Hari ini ia bertindak sebagai pameran sejarah yang menggambarkan sejarah kemunculan dan perkembangan kemajuan dan kejuruteraan saintifik dan teknologi. Demonstrasi makmal, yang mana mesin elektrofor dicipta, menunjukkan pelbagai fenomena dan kesan elektrik.
Ia boleh diterima untuk menggunakan peneutral aruhan, mengeluarkan caj daripada dielektrik cecair, seperti minyak. Adalah berbahaya untuk mendapatkan percikan di udara dalam mana-mana pengeluaran, ia boleh membawa kepada akibat buruk, asap dan juga letupan.
Sejarah penemuan dan penyelidikan dalam bidang elektrik berkait rapat dengan penggunaan pelbagai struktur dan peranti untuk mendapatkan cas elektrik. Mesin elektrofor memainkan peranannya dalam penyelidikan saintifik, tindakannya berdasarkan pengujaan elektrik akibat induksi.
Artikel yang serupa:
