Как сделать электрофорную машину своими руками — Меандр — занимательная электроника. Что такое электрофорная машина и как она работает?

Как происходит накопление заряда?

Предположим, что первый круг имеет недостаток свободных зарядов, что в нашем случае означает недостаток свободных электронов в металлических пластинах. При движении второго диска пластины будут попеременно соприкасаться со щетками проводника 8, вследствие чего на них будет образовываться избыток свободных носителей заряда.

Это потому, что пластины с обеих сторон, между которыми помещен диэлектрик (материал пластин), представляют собой плоский конденсатор, но такой конденсатор, пластина которого движется. Электрический заряд на таком конденсаторе индуцируется, или, другими словами, индуцируется.

Затем происходит следующее. Обкладки второго диска, достигнув щеток контакта 6, отдадут свои электроны на станцию ​​в виде лейденской банки (конденсатора). Эта лейденская банка будет накапливать заряд -Q. Затем идут тарелки, которые следуют за ними, и так далее. Аналогичный процесс происходит и на первом диске, так как он тоже вращается, но в другую сторону. Здесь можно сказать, что свободные носители как бы выкачиваются из другой лейденской банки, тем самым создавая на ней недостаток электронов, а значит, она получает заряд +Q .

Чем чаще пластины обоих дисков соприкасаются со щетками проводников 6 и 7, тем больше на них накапливается зарядов. Лейденские банки, если их установить, будут заряжаться все больше и больше, пока кулоновские силы не начнут противодействовать дальнейшему накоплению зарядов. Это означает, что существует предел накопления, который также можно охарактеризовать разностью потенциалов (напряжением) между двумя контактами 6 и 7.

Если в дальнейшем собираетесь разрядить оба накопившихся контакта +Q а также -Q , или друг к другу, или передать заряд на другую электрическую емкость, то дальнейшее накопление заряда снова станет возможным.

Вы можете спросить. Откуда берется стартовая нагрузка?

Дело в том, что он есть всегда. Любые два проводника, разделенные диэлектриком (газовым, жидким, твердым), всегда обладают емкостью, а кроме того, имеют разность потенциалов, что свидетельствует о том, что на таком проводнике свободных носителей заряда больше, чем на другом.

Аппарат для электрофореза Wimshurst является аппаратом с самовозбуждением, то есть не требует дополнительных затрат для запуска в работу.

Работа в термодинамике

В термодинамике работа, совершаемая газом при расширении, рассчитывается как интеграл давления по объему:

A1 → 2 = ∫V1V2PdV. { displaystyle A_ {1 rightarrow 2} = int limit _ {V_ {1}} ^ {V_ {2}} PdV.}

Работа, совершаемая над газом, совпадает с этим выражением по абсолютной величине, но противоположна по знаку.

• Естественное обобщение этой формулы относится не только к процессам, где давление является однозначной функцией объема, но и к любому процессу (изображаемому любой кривой в плоскости PV), особенно для циклических процессов.
• В принципе, формула применима не только к газу, но и ко всему, что способно оказывать давление (необходимо только, чтобы давление в сосуде было везде одинаковым, что подразумевается в формуле).

Эта формула имеет непосредственное отношение к механической работе. В самом деле, попробуем записать механическую работу при расширении сосуда, учитывая, что сила давления газа будет направлена ​​перпендикулярно каждой элементарной площади, равной произведению давления P на площадь дС платформы, а затем работа, совершаемая газом по вытеснению час такой элементарный сайт будет dA = PdSh. { displaystyle dA = PdSh.}

Видно, что это произведение давления и объема вблизи данной элементарной области. И суммирование по всем dS , получим окончательный результат, где уже будет полное увеличение объема, как в основной формуле сечения.

Каков принцип работы электрофорной машины

От силы оператора берется энергия для смены знака. Уже между уравнителями и щетками диски движутся с взаимным отталкиванием друг к другу. Количество оборотов в минуту играет роль. Повышенная плотность заряда. Самый сильный заряд противоположных дисков проталкивает остатки через отрезки медной проволоки. Отсюда следует энергия, достаточная для смены знака.

За счет увеличения поверхностной плотности снимается заряд с устройства. В одной точке создаются запасы энергии в лейденском банке, в другом месте происходит смена знака. Индукционные нейтрализаторы практически не имеют отличий. Оба они выполняют общую функцию нейтрализации энергии. Общее расположение:

1. Конденсаторов в конструкции 2 типа: лейденские банки, где накапливается заряд, и комбинация сегмента обоих дисков с диэлектриком и алюминиевым вкладышем.
2. Есть 2 типа нейтрализаторов, снижающих заряд алюминиевых сегментов. Первый используется для смены знака или поляризации, второй — для зарядки лейденской банки.

Вся энергия не происходит от трения алюминия и меди или электризации воздуха. Он создается за счет принудительного заполнения конденсаторов силой кручения диска. Все процессы осуществляются за счет резкого увеличения поверхностной плотности заряда в точках съема.

Конструкция электрофорной машины

2 соосных диска вращаются друг против друга, неся при этом простейшие конденсаторы из алюминиевых секторов. За счет случайных процессов в первичный момент на месте одного из сегментов образуется заряд. Явление вызвано процессом трения о воздух. Из-за симметричности дизайна невозможно заранее предсказать окончательный характер.

В конструкции использованы 2 лейденские банки. Они составляют простую систему из последовательно соединенных конденсаторов. Это приводит к удвоению требований к рабочему напряжению в каждом баке. Необходимо выбирать одинаковые марки, это залог равномерного распределения рабочего напряжения.

Индуктивные нейтрализаторы предназначены для сброса напряжения. Вся конструкция напоминает металлическую гребенку, парящую на некотором расстоянии над прилавком. Оба диска с соответствующими знаками на внешней поверхности подходят к месту снятия заряда. Нейтрализаторы парные. После разгрузки нагрузка на сегменты значительно снижается. В дополнительной конструкции щетка легко контактирует с краем диска.

Оператор силой электропривода или своей рукой сближает отталкивающие элементы системы. Заряды, взаимодействующие друг с другом, стараются максимально успокоиться. Процесс способствует резкому увеличению плотности поверхностного заряда во всех точках съема.

Электроэнергия собирается в лейденских банках с верхушек нейтрализаторов. Наблюдается быстрый рост напряжения. Искровой разрядник, прикрепленный к 2 электродам, помогает избежать ошибок в системе. Можно добиться дуги разной прочности, регулируя расстояние между ними. Связь есть: чем сильнее напряженность поля между двумя разрядниками, тем шумнее эффект, сопровождающий процесс опорожнения лейденских банок.

Сегменты остаются пустыми после точки снятия заряда. Ниже по течению устанавливаются уравниватели потенциалов или нейтрализаторы по принципу действия. Каждая противоположная сторона пластины уже подала заряд на разные щетки. В тот момент, когда вы проходите через пункт выдачи, и после этого оставшиеся символы заряда разные.

Замкнуть эти противоречия помогает кусок толстой медной проволоки со щетками из тончайших проволок, плавающими на небольшой высоте или трущимися сегментами. Результат — заряды на обоих сегментах равны нулю, вся энергия преобразуется по закону Джоуля-Ленца в тепло, выделяющееся на утолщенном медном сердечнике.

Электрофорная машина — электростатический генератор для экспериментов и классов физики PEG-20

Мы рады представить вниманию юных техников и физиков, а также учителей физики электромашину — электростатический генератор для экспериментов и занятий по физике ПЭГ-20. Это устройство представляет собой генератор статического заряда, состоящий из двух колес, вращающихся в противоположных направлениях. Сегодня этот прибор очень часто используется учителями на уроках физики для демонстрации силы электрической дуги.

Это устройство представляет собой современный вариант генератора Вимшерста и представляет собой машину электростатической индукции. В нем статический заряд образуется не за счет трибоэлектричества при наличии трения, а за счет индукции зарядов. Устройство выполнено из пластиковых и металлических элементов и имеет размеры 24 х 28,5 х 20 см. Принцип использования очень прост, достаточно начать крутить соответствующую ручку и устройство начинает работать.

При вращении ручки диски начинают двигаться в противоположных направлениях. Щетки сначала начинают соприкасаться с одной, затем с последовательными полосками металла. С каждым оборотом начинает накапливаться все больше и больше заряда, что вызывает увеличение потенциала на контактах. Как только накопленный заряд достигает своего максимального значения, дальнейший рост заряда прекращается.

Для лучшего накопления применяют конденсаторы в виде лейденских ящиков. После накопления заряда, при сближении контактов достаточно близко друг к другу происходит «разрядка», которая прекрасно видна, после чего заряд снова продолжает расти.

В быту в таком виде этот прибор не используется, а служит лишь исторической выставкой, иллюстрирующей историю возникновения и развития научно-технического прогресса и техники. Лабораторная демонстрация, показывающая различные явления и эффекты электричества.

Если вы учитель физики или директор учебного заведения, где учащиеся наглядно демонстрируют те или иные физические явления, эта электромашина — электростатический генератор для экспериментов и занятий по физике ПЭГ-20 станет для вас незаменимым помощником в области знакомства с электричеством.

Предупредительные меры:

Не позволяйте детям приближаться или играть с этим генератором. Используйте этот генератор только в том случае, если вы знакомы с его характеристиками и мерами предосторожности. Поскольку машина генерирует высокое напряжение, не прикасайтесь к металлическим частям во время работы с машиной. Не забудьте разрядить электроды металлической ручкой «Y» после завершения эксперимента. Не поворачивайте ручку слишком сильно, так как система шкивов может быть повреждена.

Если искры не видно и не слышно, проверьте машину на наличие влаги в щетках. Высушить автомобиль можно, поставив его на солнце или рядом с отопительным прибором (до удаления влаги) Спецификация:

Технические характеристики:

• Может использоваться для демонстрации экспериментов на уроках физики
• Материал: металл, пластик
• Размер: 24 х 28,5 х 20 см
• Вес: 1,4 кг.

Что такое банки Лейдена?

Во многих случаях на конденсаторах накапливаются заряды. Их называют лейденскими банками. После этого можно воспроизвести гораздо более сильные выбросы и искры. Внутренние пластины каждого конденсатора соединены с проводниками отдельно. Щетки, которые касаются секторов дисков, совмещены с внутренней частью лейденских банок. Вся конструкция в настоящее время смонтирована на пластиковых стойках.

Вместе с лейденскими банками части машины закреплены на деревянной подставке. Учитывая наглядность конструкции, электромашину своими руками можно сделать достаточно легко. Собрать и эксплуатировать его в свое удовольствие сможет даже человек без специального технического образования.

§5 Испытание машины.

Демонстрация опытов над электрическими законами с использованием электрофореза Вимшерста.

Изучать электричество и его законы в школе на уроках физики удобно все с наглядностью связывать. Для этого нам удобно использовать электромашину. Это своеобразный источник электрических зарядов.

Он очень удобен и практичен, так как благодаря малым размерам способен выдавать достаточно большое напряжение на концах проводников, порядка нескольких сотен тысяч вольт. И для этого я продемонстрирую ряд опытов, в которых основное место занимает электромашина.

Описание машины Вимшурста

Машина состоит из двух дисков, изготовленных из хороших диэлектрических материалов, таких как эбонит, акрил и др. эти диски свободно установлены на валу и могут вращаться вокруг горизонтальной оси. Сами диски расположены вертикально. С помощью рукоятки 1 оба диска приводят в разнонаправленное вращение. Один диск вращается по часовой стрелке, а другой против часовой стрелки. Это обеспечивается приводными ремнями 2 и 3, один из которых закручен на 180° на одном из шкивов.

Это обеспечивает разнонаправленное вращение дисков, необходимое для наведения зарядов. Оба диска вращаются одним и тем же кривошипом и, следовательно, будут вращаться одновременно.

На наружную часть каждого диска наклеены металлические полоски 4, которые не касаются краев диска, а выполнены на определенном расстоянии от них. Полосы расположены радиально, в виде лучей, исходящих из центра диска. Оба диска имеют одинаковое количество и расположение полос, можно сказать, что один диск является отражением другого.

При вращении дисков полоски соприкасаются со щетками 5, которые выполняют роль контакта для переноса заряда по проводникам 6, 7, 8 и 9. При работе машины Вимшерста металлические полоски в точке контакт со щетками может изнашиваться, и конструктивно этот износ должен быть сведен к минимуму, а надежность контакта максимальна. Проводники 6 и 7 служат для снятия и накопления генерируемых зарядов с обоих дисков. Проводники 8 и 9 расположены каждый по одну сторону диска и соединяют диаметрально противоположные полосы.

Таким образом, у нас есть два типа лидеров. Один (6 и 7) для снятия зарядов, а 8 и 9 для установления своеобразной «земли» — линии нейтрального потенциала. Проводники 6 и 7 размещены на одной геометрической диаметральной оси по отношению к дискам, а проводники 8 и 9 повернуты на угол 90° по отношению друг к другу°.

Также видно, что между проводниками 8 и 9 проводники 6 и 7 расположены посередине и под углом 45°. Таким образом мы видим, что машина конструктивно симметрична и достаточно проста, чтобы сделать ее своими руками.

§3 Современные машины, область их применения.

Люди научили электриков другой профессии — приводить машины в движение. Водитель поворачивает ручку переключателя. Мощные электродвигатели начинают вращать колеса электровоза, и поезд плавно движется по рельсам.

Откуда у двигателя такая мощность? Ученые заметили, что если токи текут в одном направлении по двум параллельным проводам, то провода притягиваются друг к другу, а если токи текут в разных направлениях, то провода имеют тенденцию отталкиваться друг от друга. Силы взаимодействия между проводниками и током заставляют электродвигатели вращаться.

Читайте также: Как подключить асинхронный двигатель аве 072 4ухл4. 

Индукционные нейтрализаторы

Нейтрализаторы могут загрязняться во время работы. Поэтому требуется периодическая очистка, иначе эффективность снижается. В машине Вимхерста не имеет большого значения, что эффективность снижается. Если машинка не работает, стоит проверить чистоту игл. В конструкции используются четыре индукционных нейтрализатора:

1. Двойные эквалайзеры почти перпендикулярны друг другу.
2. Один съемник — на каждую лейденскую банку.

Они представляют собой щетки из тонкой проволоки или острые зазубренные плоские гребни (расчески). Основа металлическая, которая используется в машине Вимхерста, и деревянная. Наконечники всегда сделаны из металла, цель как можно быстрее отвести заряд на землю. Принцип действия: по мере приближения наконечников к заряженной плоскости линии напряжения замыкаются на них, образуя высокие значения.

Повышенная плотность в районе наконечника способствует ионизации воздуха (без искры) и образованию зарядов обоих знаков, проводящих ток в нужном направлении. Параметры нейтрализаторов сильно зависят от расстояния между наконечниками и уменьшения радиуса закругления (шлифовки). Катализаторы щеточного типа, используемые в машине Вимхерста, наименее эффективны. На съемниках есть гребенки или иголки. Считается, что для последних нейтрализаторов максимальная эффективность достигается при следующих условиях:

• Соотношение между высотой хвои и расстоянием между ними составляет от 0,6 до 1,8.
• Длина хвои 12 — 50 мм и более.
• Диаметр иголок 0,5 — 1 мм.

уменьшение угла резкости свыше 60 градусов (увеличение кривизны) в данном случае мало влияет на характеристики нейтрализатора. Иглы желательно подносить на расстояние 5 мм к поверхности. Чем ближе, тем быстрее снимается заряд. На самом деле минимальное расстояние до плоскости зависит исключительно от собственных колебаний диска. Прикосновение не приведет к отказу системы, но срок службы сильно сократится из-за механического разрушения отдельных элементов.

Вопреки расхожему мнению, созданному бесконечными демонстрациями машины, иглы лучше монтировать на диэлектрическом основании. При сделанном шаге емкость между диском и спинкой уменьшается, увеличивая плотность заряда: С = q/U. Заряд уже задан априори, понижение емкости увеличивает разность потенциалов (напряжение), что облегчает процесс ионизации.

В целях безопасности нейтрализатор поставляется в футляре. Стоит помнить, что к другим частям (помимо ручки вращения) станка Вимхерста нельзя прикасаться во время работы. Края оболочки находятся на расстоянии не менее 50 мм от игл нейтрализатора.

Индукционные устройства названы по действию на расстоянии. Процесс называется электростатической индукцией. Это означает, что один заряженный объект на расстоянии воздействует на другой без заряда. В металле электроны слабо связаны с решеткой и легко движутся в том направлении, в котором их уносит поле. Эффект поверхностный по понятной причине — линии напряжения не могут проникнуть в металл. По-другому: заряды в толще проводника перераспределяются до тех пор, пока полностью не нейтрализуют внешнее поле.

В результате на поверхности иглы индуцируется заряд. На ней замыкаются линии напряженности поля, одновременно сходящиеся со всех мест, как показано на рисунке. Разность потенциалов неизмеримо возрастает, вызывая ионизацию воздуха. Она умеренная, искры на щетках при работе вимхерстовской машины, как правило, нет.

Конструкция

Конструкция изобретения Джеймса Уимхерста плохо описана в открытых источниках, часто люди не могут объяснить, как работает электромашина.

Общая идея

Два соосных диска, вращающихся друг против друга, несут на себе простейшие конденсаторы из алюминиевых секторов. За счет случайных процессов в первый момент на одном из сегментов образуется заряд — равномерно распределенный по окружности. Это вызвано процессами трения о воздух или другими причинами. Кроме того, поскольку конструкция симметрична, знак нельзя предсказать заранее. Не рекомендуется ставить электролитические конденсаторы в электромашину.

Вместо этого используются две лейденские банки. Их внешние фольги объединены в единую систему последовательных конденсаторов. Это снижает требования к рабочему напряжению каждой емкости вдвое. Номиналы подобраны максимально одинаково. В противном случае требования к рабочему напряжению будут распределяться неравномерно, что приводит к негативным последствиям.

Напряжение с сегментов на диски снимается с помощью индукционных нейтрализаторов. Принцип работы описан ниже. Фактически над прилавком на определенной высоте парит конструкция, напоминающая металлическую гребенку.

Нейтрализаторы спарены, оба диска подходят к месту снятия заряда с соответствующим знаком на внешней поверхности. После разгрузки заряд сегментов резко падает. Это связано с особой конструкцией индукционных нейтрализаторов, которые оставляют поверхностную плотность заряда в диапазоне 0,2 — 6 мкКл на квадратный метр. В выбранных дизайнах кисть слегка касается края пластины.

Прогрессивный рост поверхностной плотности заряда на сегментах в точке удаления связан с тем, что движущиеся навстречу друг другу системы создают электрические поля, напряженности которых направлены в противоположные стороны. Получается, что оператор своей рукой (или за счет мощности электропривода) принудительно сближает отталкивающие системы. Взаимодействующие заряды стараются держаться подальше друг от друга. Это вызывает резкое увеличение плотности поверхностного заряда в точках съема.

От гребенок до нейтрализаторов электроэнергия собирается в лейденских банках. Напряжение нарастает быстро, чтобы избежать выхода из строя системы из-за превышения допустимых параметров конденсаторов, к двум электродам присоединен разрядник. Расстояние между ними обычно регулируется, что позволяет получить лук с разной силой. Чем больше напряженность поля между разрядниками, тем шумнее эффект, сопровождающий процесс опорожнения лейденских банок.

После точки снятия заряда сегменты остаются пустыми. Через 30 градусов в сторону диска располагаются выравниватели потенциалов, по принципу действия называемые нейтрализаторами. Авторы обзора назовут эквалайзеры. Противоположные стороны диска уже отдали заряд на разных щетках.

Следовательно, после прохождения точки съема знаки остатков заряда на них всегда разные. А кусок толстой медной проволоки со щетками из тонких проволок, протирая отрезки или зависая на небольшой высоте, закорачивает указанные встречки. В результате заряд на обоих сегментах становится равным нулю, энергия преобразуется по закону Джоуля-Ленца в тепло, выделяющееся на толстом медном сердечнике.

После обнуления диски продолжают двигаться в обратном направлении. Получается, что освободившийся от заряда отрезок одной окружности вращения оказывается напротив полупустого отрезка другой. Заряд между контейнерами сразу делится поровну, потому что диски сконструированы по одним и тем же чертежам. Поэтому они кажутся идентичными. Первый диск дает половину заряда, идет в пункт самовывоза. Второй достигает точки выравнивания потенциалов первого и отдает там половину своего заряда.

Что такое банки Лейдена?

Во многих случаях на конденсаторах накапливаются заряды. Их называют лейденскими банками. После этого можно воспроизвести гораздо более сильные выбросы и искры. Внутренние пластины каждого конденсатора соединены с проводниками отдельно. Щетки, которые касаются секторов дисков, совмещены с внутренней частью лейденских банок. Вся конструкция в настоящее время смонтирована на пластиковых стойках.

Вместе с лейденскими банками части машины закреплены на деревянной подставке. Учитывая наглядность конструкции, электромашину своими руками можно сделать достаточно легко. Собрать и эксплуатировать его в свое удовольствие сможет даже человек без специального технического образования.

Материалы и компоненты

Для установки понадобятся: паяльник и припой, отвертка и пассатижи. Два мотора от старых проигрывателей компакт-дисков и все возможное для починки мелочевки.

Генератор работает от двух батареек АА и способен создавать разряды в 2 см. Сложнее всего здесь диски 120 мм. Делать их нужно по такому принципу: взять две лазерные болванки от CD или DVD. Приклейте сегменты из алюминиевой ленты (25 секторов). Приклейте диски к моторам. Изготовьте щетки из алюминиевых полос.

Если все сделать и настроить правильно, искра достигнет размера около 20 мм, а разряд будет пробивать каждые 0,5 секунды.

Применение электрофорной машины

С 70-х гг. Машина Вимшерста не используется для прямого производства электроэнергии. Сегодня он служит исторической выставкой, иллюстрирующей историю возникновения и развития научно-технического прогресса и техники. Лабораторная демонстрация, для которой предназначена электромашина, показывает различные явления и эффекты электричества.

Допускается использование индукционных нейтрализаторов, снимающих заряды с жидких диэлектрических веществ, таких как масло. Опасно получить искру в воздухе на любом производстве, это может привести к плачевным последствиям, задымлению и даже взрыву.

История открытий и исследований в области электричества тесно связана с применением различных конструкций и устройств для получения электрических зарядов. Свою роль в научных исследованиях сыграла электрофорная машина, действие которой основано на возбуждении электричества посредством индукции.

Сборка машины Вимшерста

В этом видео уроке мы соберем электромашину, которая является генератором. В начале рассматриваются общие вопросы о назначении и конструкции этой машины, затем подробно показаны все шаги по ее изготовлению своими руками.

Что представляет из себя электрофорная машина?

Блок состоит из основания, на котором крепятся детали. Он также включает в себя две стойки с валами, на которых установлены два диска с металлизированным покрытием. Есть также две лейденские банки, которые на самом деле являются конденсаторами или аккумуляторами заряженных частиц. Разрядники действуют по мере накопления заряда в конденсаторах, удаляющих заряженные частицы с передней и задней сторон дисков. Диски приводятся в движение ременной передачей. Крутим ручку и благодаря этому диски вращаются.

Первые генераторы статического электричества были одновременно изобретены в Германии одновременно Августом Теплером и, независимо от него, Вильгельмом Гольцем. Принцип работы электрической машины. Поскольку диски вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга, они создают положительные и отрицательные заряды. При вращении дисков по мере накопления зарядов происходит разряд.

Авторы видео решили сделать такую ​​машинку, которую вы сможете повторить своими руками в обычных домашних условиях. На сайтах в интернете есть несколько примеров как сделать такой генератор, но в этой конструкции будет двигатель.

Сначала были сделаны чертежи будущей машины. В первую очередь были рассчитаны параметры диска. После того, как предварительная работа была проделана, мы приступили к изготовлению устройства.

Основные детали

Машина будет состоять из следующих элементов. Это 2 диска, которые будут вращаться в противоположных направлениях, они будут сделаны из компакт-дисков. Два двигателя от компьютерного кулера для их питания. Диск приклеен двухсторонним скотчем к ротору двигателя. Сам мотор крепится к подставке. Стенды будут изготовлены из оргстекла. Также можно использовать лейденские банки. Это пустая металлическая емкость, от которой идет контакт, затем полистироловый диэлектрик и латунный контакт.

Изготовление электрофорной машины

Сначала нужно снять покрытие со стойки, чтобы получилась прозрачная заготовка. Для этого используем канцелярский нож. Для создания рабочего стола нужны эскизы, их делают на компьютере. Шаблон лепестка можно сделать из подходящего материала, для этого хорошо подойдет банковская карта.

Теперь, используя шаблон, приступим к разметке скотча. Используем шаблон и вырезаем все необходимые фрагменты. Всего на диск было вырезано 20 лепестков. У вас должно получиться 20 секций. Угол между двумя лепестками 18 градусов. Разметку делают с помощью обычного клетчатого листа и транспортира. Теперь ставим диск ровно по центру координат, с помощью ножа или шила делаем насечку 18 градусов. Приклейте лепестки по линиям. По точной аналогии с первой плитой была изготовлена ​​вторая плита. Он был обработан, чтобы обеспечить зазор.

Снимите желтый провод с двигателя. Мы отрезаем стойки, чтобы вы могли отсоединить двигатель. Должно оставаться место для монтажных отверстий.

Немного из истории изобретения

Аппарат для электрофореза был разработан еще в 1865 году немецким физиком Августом Теплером. Любопытно, что совершенно независимо другой ученый-экспериментатор Вильгельм Гольц изобрел подобную конструкцию, но еще более совершенную, так как его аппарат позволял добиться больших разностей потенциалов и мог служить источником постоянного тока.

Кроме того, машина Гольцева была намного проще по конструкции. В конце девятнадцатого века английский экспериментатор в области электричества и механики Джеймс Уимшерст усовершенствовал устройство. И по сей день именно его вариант (пусть и чуть более современный) используется для демонстрации электродинамических опытов благодаря его способности создавать огромную разность потенциалов между коллекторами.

Аппарат для электрофореза уже был усовершенствован в сороковых годах двадцатого века ученым Иоффе, который разработал новый тип электростатического генератора для питания рентгеновского аппарата. Хотя машина Вимшерста в настоящее время не используется для непосредственной задачи получения электрической энергии, она представляет собой исторический экспонат, иллюстрирующий историю развития техники и научно-технического прогресса.

Каков принцип работы аппарата?

Электроковочная машина претерпела множество изменений с момента своего изобретения (а это начало восемнадцатого века). Но главная мысль остается. Основой конструкции машины являются диски с вклеенными вкладышами. Прикладывая определенную механическую силу, их можно вращать в разные стороны, противоположно друг другу. Положительный заряд возникает на пластине диска.

Он притянет к себе другой заряд (отрицательный). Плюс пройдет по проводнику со щетками (нейтрализатору), который касается противоположного вкладыша. Переворачивая диски, получаем затраты, аналогичные первоначальным. Но они уже коснутся других лайнеров.

Учитывая, что диски вращаются в противоположных направлениях, заряды поступают на коллекторы. В таком демонстрационном устройстве, как электромашина, принцип действия основан именно на этом моменте. На щетках обоих дисков, не соприкасающихся с поверхностью и расположенных по краям, заряды в какой-то момент становятся настолько большими, что происходит пробой в воздушном пространстве и проскакивает электрическая искра.

Именно поэтому к коллекторам можно присоединить дополнительные конденсаторы разной емкости, что придаст большей красоты эффекту разряда.

Генератор Вимшерста или электромашина представляет собой индукционное электростатическое устройство, разработанное как непрерывный источник электрической энергии. В 21 веке он используется как вспомогательный метод для демонстрации физических экспериментов, связанных с различными электрическими эффектами и явлениями.

§2 Устройство и принцип работы машины

Аппарат для электрофореза с двойным вращением состоит из двух дисков, вращающихся в противоположных направлениях.

Оба диска имеют токопроводящие сегменты, изолированные друг от друга. Каждая из двух пластин по обеим сторонам дисков образует конденсатор. Из-за этого ее иногда также называют конденсаторной машиной. На каждом диске также имеется нейтрализатор, снимающий заряд щетками с двух противоположных сегментов диска на землю. Коллекторы расположены с левой и правой стороны дисков.

Они получают генерируемые заряды, снятые кулачками с краев как переднего, так и заднего дисков. В большинстве случаев заряды собираются в конденсаторах, таких как лейденская банка, для получения более сильных искр. Перед началом эксплуатации необходимо электрифицировать рамы разноименными зарядами (например, р+ и р’-).

Эти рамки (полоски) в соответствии с явлением индукции будут действовать на вращающийся диск В, а через него на гребенки О и О’, а р, имеющий положительный заряд, вызовет своим воздействием появление отрицательный заряд в части m диска B и притянет к себе такой же заряд от гребенки O, который отложится в части m’ диска B.

Таким образом, диск B становится отрицательно заряженным с обеих сторон в точках m и m’, а гребенка O и проводник Cr заряжены положительно. При вращении диска m и m’ перемещаются к окну F’, где поверхность m’ усиливает влияние полосы p’, притягивает положительный заряд от гребенки C’, заряжает гребенку O’ и проводник C’ отрицательно. В свою очередь m, оказывая индуктивное воздействие на полоску p’, притягивает к себе положительный заряд, поддерживая ее в отрицательном состоянии. Затем части m и m’ снова проходят перед окном F и так далее, повторяя описанный процесс по порядку.

Для начала нужно посмотреть из чего состоит электро машина:

Машина состоит из двух коаксиальных дисков (А и Б) из изоляционного материала, на которые нанесены токопроводящие сегменты (рис. 1). Диски вращаются в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью. Предположим, что сегмент А1 изначально имеет небольшой избыточный положительный заряд, а сегмент В1 имеет отрицательный заряд. Когда A1 движется влево, а B1 движется вправо, их потенциалы возрастают из-за работы, совершаемой против их электростатического притяжения.

Когда A1 достигает положения, противоположного сегменту B2 пластины B, которая в этот момент находится в контакте со щеткой Y, она будет иметь высокий положительный потенциал и, таким образом, вызовет разделение зарядов в проводнике, соединяющем Y и Y1, передавая большой отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на внешнем сегменте, которого в этот момент касается щетка Y1.

Двигаясь вперед, A1 касается щетки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков А1 касается щетки Х, соединенной проводником со щеткой Х1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сегментом В2 (находящимся в этот момент напротив сегмент диска А, который соприкасается со щеткой Х1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный заряд переносится слева направо его нижней частью.

Как это работает — теория

Вращение дисков с металлическими секторами приводит к передаче внутри машины электрического заряда, который сохраняется в конденсаторах до возникновения искры или утечки заряда.

Наиболее важными частями электроочистителя являются нейтрализаторы. Это две перемычки со щетками, установленные крестовиной. Если хотя бы одна из четырех щеток отойдет от сегментов, машина перестанет работать. Хотя кажется, что диски вращаются, они наэлектризованы трением о воздух, что означает, что вырабатывается электричество.

Нейтрализатор делает следующее: перетягивает заряд с одной половины диска на другую, и диск получается не просто заряженным, а выборочно заряженным — не по всей плоскости.

Другими словами, диск собирает заряды из воздуха, а нейтрализаторы их перераспределяют. Заряд снимается щеткой, движется по проводнику противоположной щетки, и в момент появления сегмента второго диска с противоположной стороны сегмента перескакивает на него.

Далее этот отрезок подходит к щетке второго нейтрализатора и процесс повторяется, но уже на другом диске. Таким образом происходит циркуляция зарядов между дисками, где воздух между сегментами ионизируется и разделяется. В результате накачки напряжение увеличивается, кроме того, в машине работает эффект раздвигания пластин конденсатора, что также способствует повышению напряжения.

Миниатюрное устройство для изготовления такой безобидной молнии (но не для микроэлектроники) несложно сделать своими руками.

Этот электростатический генератор способен генерировать более 20 000 вольт, но низкий ток делает его безопасным для использования без особых мер предосторожности.