Goltzin elektroforeettinen kone
Sähköilmiöiden alan aktiivisimman kokeellisen tutkimuksen historiallinen ajanjakso liittyy ensimmäisen ilmestymiseen sähköstaattiset koneet, jonka toiminta mahdollisti sähköenergian saamisen mekaanisen työn suorittamisen vuoksi.
Mekaaninen työ koostui koneen tiettyjen osien pyörittämisestä, jossa voitettiin vetovoimat (vastakkaiset) ja hylkivät (samannimiset) sähkövaraukset, jotka olivat läsnä koneen sähköistetyissä elementeissä.
Tällaisilla koneilla tehdyt kokeet auttoivat tuon ajan tutkijoita ymmärtämään paremmin sähkön luonnetta ja sähköisen vuorovaikutuksen periaatteita.
Ensimmäisen sähköstaattisen kitkakoneen luominen historioitsijat viittaavat saksalaiseen tiedemieheen Otto von Gerike, joka loi tällaisen laitteen ensimmäistä kertaa vuonna 1650. Se oli kone, jonka toiminta perustui tuolloin jo tunnettuun ilmiöön eli kappaleiden sähköistymiseen kitkan kautta. Kitkakoneilla on kuitenkin merkittävä haittapuoli - niiden toiminta vaatii suuria mekaanisia voimia.
Toisin kuin myöhemmin luodut kitkakoneet elektroforiset (induktio)koneet heiltä riistettiin tämä haitta, koska sähköenergian saamiseksi he eivät tarvinneet sähköistettujen osien suoraa kosketusta kelaan (sähköityksen aiheuttaneen osan kanssa).
Joten ensimmäinen elektroforinen kone, eli sähköstaattinen kone, joka ei vaadi osien keskinäistä kitkaa sähköistyksen saamiseksi, rakensi vuonna 1865 saksalainen fyysikko. August Tepler… Keksijä oli sitä mieltä, että elektroforeettiset koneet mahdollistaisivat tehokkaan sähkön tuotannon muuntamalla mekaanista energiaa.
Tuolloin saksalainen fyysikko Wilhelm Goltz (saksalainen Holtz), Toeplerista riippumatta, suunnitteli yksinkertaisemman ja tehokkaamman elektroforeettisen koneen, joka tuotti suuren potentiaalieron ja voisi jopa toimia tasavirtalähteenä valaistukseen. Goltzin koneista tuli ensimmäiset elektroforeettiset koneet, jotka ilmestyivät oppilaitosten luokkahuoneisiin.
Goltz-koneen pääosat — kaksi lasilevyä ja metallikammat, jotka on suunniteltu poistamaan panos. Toinen levyistä on paikallaan ja toinen voi pyöriä. Levyt on asennettu yhteiselle akselille. Yhdessä museonäyttelyssä paikallaan olevan kiekon halkaisija on 100 cm, kun taas pyörivän kiekon halkaisija on 94 cm.
Kiinteä kiekko lepää eboniittilevyllä ja sitä tukevat pystysuorassa asennossa eristetelineiden eboniittiympyrät. Kiinteälle levylle leikataan ikkunat, joiden taakse on liimattu keskeneräiset paperisektorit, joita kutsutaan kehyksiksi.
Reunat päättyvät paperikielekkeisiin, joiden terävät etureunat osoittavat liikkuvaa levyä kohti ja ovat hieman kaarevia.Levyt, kehykset ja kielekkeet on päällystetty gumilacilla (hartsimainen aine).
Messinkikammat on asennettu liikkuvan kiekon vaakasuoraa halkaisijaa pitkin eteen, sen kummallekin sivulle. Nämä kammat on kytketty vastaaviin messinkilankoihin, joiden päissä on sähköä johtavia palloja, joiden läpi kulkevat messinkitangot, jotka päättyvät sisäpuolelta palloihin ja joiden ulkopuolella on puiset (eristävät) kädensijat. Mailoja voidaan siirtää siirtämällä palloja erilleen tai lähemmäs.
Leyden-purkit (sisälevyillä) voidaan liittää johtimiin, joiden ulkolevyt on liitetty toisiinsa johdolla. Koneen etuosassa on kaksi messinkipylvästä, joita käytetään johtojen liittämiseen; pallot voidaan nojata näitä pylväitä vasten yksinkertaisesti kallistamalla johtoja.
Etulevy asetetaan pyörimään hihnakäytön ja rullajärjestelmän avulla, joka on liitetty kädensijaan, jolla kokeilija käyttää tätä mekanismia. Ennen kuin aloitat työskentelyn koneella, on kuitenkin tarpeen sähköistää paperisektorit (kehykset) vastakkaisilla varauksilla (merkitsimme niitä p + ja p-).
Nämä kehykset, jotka ovat varautuneet sähköstaattisen induktion ilmiön vuoksi, vaikuttavat pyörivään kiekkoon, ja levy puolestaan vaikuttaa kampaihin O ja O'.
Kun kiekko pyörii, kehys (ikkunassa F) varauksella p + aiheuttaa (indusoi) negatiivisen varauksen pyörivän kiekon m takaosaan ja samanmerkkinen varaus vetää harjanteeseen O, mikä taas johtuu sähköstaattisen induktion ilmiöön. Osa levystä m' saa negatiivisen varauksen kampasta O, ja itse kampa O yhdessä johtimen C ja pallon r kanssa on siksi positiivisesti varautunut.
Joten levy on sähköistetty negatiivisesti molemmilta puoliltaan (kohdista m ja m'), ja auton vasemmalla puolella oleva johto on positiivinen. Levy jatkaa pyörimistään ja nyt osa sen pinnasta m ja m 'ylettää ikkunaan F', joka sijaitsee kiinteässä levyssä oikealla.
Tähän asennetun telineen, jossa on negatiivinen varaus p, vaikutusta vahvistaa pinta m ', mikä tarkoittaa, että positiivinen varaus houkuttelee harjanteelta O' levylle. Vastaavasti sekä lanka C' että pallo r' ovat negatiivisesti varautuneita. Pinta m saa harjanteen vetämän positiivisen varauksen. Levy jatkaa pyörimistä ja sykli toistuu.
Sähköstaattisia generaattoreita pidetään vanhimpana sähköjännitteen lähteenä: Kuinka sähköstaattiset generaattorit toimivat ja toimivat