Goltzov elektroforetický stroj

Historické obdobie najaktívnejšieho experimentálneho výskumu v oblasti elektrických javov je spojené s objavením sa prvého elektrostatické stroje, ktorých pôsobenie umožnilo získať elektrickú energiu vďaka výkonu mechanickej práce.

Mechanická práca spočívala v otáčaní určitých častí stroja, pri ktorom sa prekonávali sily príťažlivosti (opačné) a odpudzovania (rovnakého názvu) elektrického náboja, ktoré boli prítomné na elektrifikovaných prvkoch stroja.

Experimenty s takýmito strojmi prispeli k tomu, že vtedajší výskumníci lepšie pochopili podstatu elektriny a princípy elektrických interakcií.

Vytvorenie prvého elektrostatického trecieho stroja historici pripisujú nemeckému vedcovi Otto von Gerike, ktorý v roku 1650 prvýkrát vytvoril takéto zariadenie. Išlo o stroj, ktorého práca bola založená na vtedy už známom fenoméne elektrifikácie telies trením. Trecie stroje však majú významnú nevýhodu - ich prevádzka vyžaduje použitie veľkých mechanických síl.

Na rozdiel od neskôr vytvorených trecích strojov elektroforické (indukčné) stroje boli zbavení tejto nevýhody, keďže na získanie elektrickej energie nepotrebovali priamy kontakt elektrifikovaných častí s induktorom (s časťou, ktorá spôsobila elektrifikáciu).

Takže prvý elektroforický stroj, teda elektrostatický stroj, ktorý nevyžaduje vzájomné trenie svojich častí na získanie elektrifikácie, zostrojil v roku 1865 nemecký fyzik. August Tepler… Vynálezca bol toho názoru, že práve elektroforetické stroje umožnia efektívnu výrobu elektriny premenou mechanickej energie.

V tom čase nemecký fyzik Wilhelm Goltz (nemecky Holtz), nezávisle od Toeplera, navrhol jednoduchší a efektívnejší elektroforetický stroj, ktorý produkoval veľký potenciálový rozdiel a mohol dokonca slúžiť ako zdroj jednosmerného prúdu pre osvetlenie. Goltzove stroje sa stali prvými elektroforetickými strojmi, ktoré sa objavili v triedach vzdelávacích inštitúcií.

Hlavné časti stroja Goltz — dva sklenené kotúče a kovové hrebene určené na odstránenie nálože. Jeden z kotúčov je nehybný a druhý sa môže otáčať. Disky sú namontované na spoločnej osi. V jednom z múzejných exponátov má stacionárny kotúč priemer 100 cm, zatiaľ čo rotačný kotúč má 94 cm.

Stacionárny disk spočíva na ebonitovej doske a vo zvislej polohe je podopretý ebonitovými kruhmi na izolačných stojanoch. Na stacionárnom disku sú vyrezané okná, na zadnej strane ktorých sú nalepené neúplné papierové sektory nazývané rámy.

Rámy končia papierovými jazýčkami, ktorých predné zahrotené okraje smerujú k pohyblivému disku a sú mierne zakrivené.Kotúče, rámy a jazyky sú potiahnuté gumilacom (živicová hmota).

Mosadzné hrebene sú namontované pozdĺž vodorovného priemeru pohyblivého disku vpredu na každej z jeho strán. Tieto hrebene sú spojené so zodpovedajúcimi mosadznými drôtmi, na ktorých koncoch sú vodivé guľôčky, ktorými prechádzajú mosadzné tyče, zvnútra končiace guľôčkami, s drevenými (izolačnými) rúčkami na vonkajšej strane. Palice sa dajú posúvať posunutím loptičiek od seba alebo bližšie.

Leydenské poháre (s vnútornými platňami) môžu byť pripojené k vodičom, ktorých vonkajšie platne sú navzájom spojené drôtom. Dva mosadzné stĺpiky v prednej časti stroja sa používajú na pripojenie vodičov; loptičky sa dajú oprieť o tieto stĺpiky jednoduchým naklonením drôtov.

Predný kotúč je nastavený na otáčanie pomocou remeňového pohonu a sústavy valčekov spojených s rukoväťou, ktorou experimentátor ovláda tento mechanizmus. Pred začatím práce so strojom je však potrebné elektrifikovať papierové sektory (rámčeky) opačnými nábojmi (označíme ich ako p + a p-).

Tieto rámy, ktoré sú nabité v dôsledku javu elektrostatickej indukcie, budú pôsobiť na rotujúci kotúč a kotúč bude pôsobiť na hrebene O a O'.

Pri rotácii disku rám (v okienku F) s nábojom p + spôsobí (indukuje) záporný náboj na zadnej strane rotujúceho disku m a náboj rovnakého znamienka bude priťahovaný k hrebeňu O, opäť v dôsledku k fenoménu elektrostatickej indukcie. Časť disku m' dostane záporný náboj z hrebeňa O a hrebeň O samotný spolu s jeho vodičom C a guľôčkou r bude preto nabitý kladne.

Takže disk je elektrifikovaný negatívne na oboch svojich stranách (v miestach m a m') a drôt na ľavej strane auta je pozitívny. Disk pokračuje v rotácii a teraz časti jeho povrchu m a m „dosahujú okienko F“ umiestnené na nehybnom disku vpravo.

Vplyv tu inštalovaného stojana so záporným nábojom p je zosilnený povrchom m', čo znamená, že kladný náboj bude priťahovaný z hrebeňa O' na disk. V súlade s tým budú ako drôt C', tak aj gulička r' záporne nabité. Povrch m dostáva kladný náboj priťahovaný hrebeňom. Disk sa ďalej točí a cyklus sa opakuje.

Elektrostatické generátory sú považované za najstaršie zdroje elektrického napätia: Ako fungujú a fungujú elektrostatické generátory