Goltzov elektroforetski stroj

Zgodovinsko obdobje najbolj aktivnih eksperimentalnih raziskav na področju električnih pojavov je povezano s pojavom prvih elektrostatični stroji, katerega delovanje je omogočilo pridobivanje električne energije zaradi opravljanja mehanskega dela.

Mehansko delo je bilo vrtenje določenih delov stroja, pri čemer so bile premagane sile privlačnosti (nasprotne) in odbojne (istoimenske) električne naboje, ki so bili prisotni na naelektrenih elementih stroja.

Poskusi s takimi stroji so prispevali k boljšemu razumevanju same narave elektrike in principov električnih interakcij s strani takratnih raziskovalcev.

Izdelava prvega stroja za elektrostatično trenje zgodovinarji pripisujejo nemškemu znanstveniku Otto von Gerike, ki je leta 1650 prvič ustvaril takšno napravo. To je bil stroj, katerega delovanje je temeljilo na takrat že znanem pojavu elektrifikacije teles s trenjem. Torni stroji pa imajo pomembno pomanjkljivost - njihovo delovanje zahteva uporabo velikih mehanskih sil.

Za razliko od pozneje ustvarjenih tornih strojev elektroforni (indukcijski) stroji so bili prikrajšani za to pomanjkljivost, saj za pridobivanje električne energije niso potrebovali neposrednega stika naelektrenih delov z induktorjem (z delom, ki je povzročil elektrifikacijo).

Torej, prvi elektroforični stroj, to je elektrostatični stroj, ki ne potrebuje medsebojnega trenja svojih delov za elektrifikacijo, je leta 1865 zgradil nemški fizik Avgust Tepler… Izumitelj je bil mnenja, da bodo prav elektroforetski stroji omogočili učinkovito proizvodnjo električne energije s pretvorbo mehanske energije.

Takrat nemški fizik Wilhelm Goltz (nemško Holtz), neodvisno od Toeplerja, zasnoval preprostejši in učinkovitejši elektroforetski stroj, ki je proizvedel veliko potencialno razliko in bi lahko služil celo kot vir enosmernega toka za razsvetljavo. Goltzovi stroji so postali prvi elektroforetski stroji, ki so se pojavili v učilnicah izobraževalnih ustanov.

Glavni deli Goltzovega stroja — dve stekleni plošči in kovinski glavniki za odstranjevanje naboja. Eden od diskov miruje, drugi pa se lahko vrti. Diski so nameščeni na skupni osi. V enem od muzejskih eksponatov je mirujoča plošča premera 100 cm, vrteča pa 94 ​​cm.

Nepremični disk leži na ebonitni plošči in je v navpičnem položaju podprt z ebonitnimi krogi na izolacijskih stojalih. Na mirujočem disku so izrezana okna, na hrbtni strani katerih so prilepljeni nepopolni sektorji papirja, imenovani okvirji.

Okvirji se končajo s papirnatimi jeziki, katerih sprednji koničasti robovi so usmerjeni proti premičnemu disku in so rahlo ukrivljeni.Diski, okvirji in peresa so prevlečeni z gumilakom (smolnato snovjo).

Medeninasti glavniki so nameščeni vzdolž vodoravnega premera gibljivega diska, spredaj, na vsaki od njegovih strani. Ti glavniki so povezani z ustreznimi medeninastimi žicami, na koncih katerih so prevodne kroglice, skozi katere potekajo medeninaste palice, ki se na notranji strani končajo s kroglicami, na zunanji strani pa imajo lesene (izolacijske) ročaje. Palice lahko premikate tako, da žogice odmaknete ali približate.

Leyden kozarce (z notranjimi ploščami) lahko povežemo z vodniki, katerih zunanje plošče so med seboj povezane z žico. Dva medeninasta stebra na sprednji strani stroja se uporabljata za povezovanje žic; krogle lahko naslonite na te stebre tako, da preprosto nagnete žice.

Sprednji disk je nastavljen tako, da se vrti s pomočjo jermenskega pogona in sistema valjev, povezanih z ročajem, s katerim eksperimentator aktivira ta mehanizem. Pred začetkom dela s strojem pa je treba naelektriti papirne sektorje (okvirje) z nasprotnimi naboji (označili jih bomo kot p + in p-).

Ti okvirji, ki so naelektreni zaradi pojava elektrostatične indukcije, bodo delovali na vrteči se disk, ta pa bo deloval na glavnika O in O'.

Ko se disk vrti, bo okvir (v oknu F) z nabojem p + povzročil (induciral) negativni naboj na zadnji strani vrtečega se diska m in naboj istega predznaka bo pritegnil greben O, spet zaradi na pojav elektrostatične indukcije. Del diska m 'bo prejel negativni naboj od glavnika O, sam glavnik O pa bo zato skupaj s svojim vodnikom C in kroglico r pozitivno nabit.

Torej je disk naelektren negativno na obeh straneh (na mestih m in m'), žica na levi strani avtomobila pa je pozitivno. Disk se še naprej vrti in zdaj deli njegove površine m in m 'dosežejo okno F', ki se nahaja na mirujočem disku na desni.

Vpliv regala z negativnim nabojem p, ki je tukaj nameščen, se poveča s površino m ', kar pomeni, da bo pozitivni naboj pritegnjen z grebena O' na disk. V skladu s tem bosta žica C' in kroglica r' negativno nabiti. Površina m prejme pozitiven naboj, ki ga pritegne greben. Disk se še naprej vrti in cikel se ponavlja.

Elektrostatični generatorji veljajo za najstarejše vire električne napetosti: Kako delujejo in delujejo elektrostatični generatorji