Elektroforni stroj deluje kot neprekinjen vir električne energije. Ta naprava se pogosto uporablja kot pomožna naprava za prikaz različnih električnih pojavov in učinkov. Toda kakšna je njegova zasnova in značilnosti?
Karček zgodovine izuma
Elektroforni stroj je leta 1865 razvil nemški fizik August Tepler. Zanimivo je, da je povsem neodvisno drug eksperimentalni znanstvenik, Wilhelm Goltz, izumil podobno zasnovo, vendar še bolj popolno, saj je njegova naprava omogočala pridobivanje velikih potencialnih razlik in bi lahko služila kot vir enosmernega toka. Poleg tega je bil stroj Goltsev veliko enostavnejši pri oblikovanju. Konec devetnajstega stoletja je angleški eksperimentator na področju elektrike in mehanike James Wimshurst izboljšal enoto. In do danes se prav njegova različica (čeprav nekoliko modernejša) uporablja za prikaz elektrodinamičnih eksperimentov zaradi sposobnosti ustvarjanja velike razlikepotenciali med kolektorji. Elektroforni stroj je že v štiridesetih letih dvajsetega stoletja izboljšal znanstvenik po imenu Ioffe, ki je razvil novo vrsto elektrostatičnih generatorjev za napajanje rentgenskega aparata. Čeprav se stroj Wimshurst trenutno ne uporablja za neposredno proizvodnjo električne energije, je to zgodovinski eksponat, ki ponazarja zgodovino razvoja inženiringa ter znanstvenega in tehnološkega napredka.
Zasnova elektrofornega stroja
Ta aparat je sestavljen iz dveh diskov, ki se vrtita drug proti drugemu. Delo elektrofornega stroja je ravno v izvedbi takšne dvojne medsebojne rotacije. Na diskih so prevodni segmenti, ločeni drug od drugega. S pomočjo stranic obeh diskov se oblikujejo kondenzatorji. Zato se elektroforni stroj včasih imenuje kondenzatorski stroj. Na diskih so nevtralizatorji, ki s pomočjo ščetk preusmerjajo naboje z nasprotnih elementov diskov na tla. Zbiralci so na levi in desni. Na njih prihajajo generirani signali, ki jih vzamejo glavniki z zadnjega in sprednjega diska.
Kaj so bregovi Leidna?
V mnogih primerih se naboji kopičijo na kondenzatorjih. Imenujejo se banke Leiden. Po tem je mogoče reproducirati veliko močnejše razelektritve in iskre. Notranje plošče vsakega kondenzatorja so ločeno povezane s prevodniki. Ščetke, ki se dotikajosektorji diskov so kombinirani z notranjo oblogo kozarcev Leiden. Celotna konstrukcija je trenutno nameščena na plastične stojala. Skupaj z Leyden kozarci so deli stroja pritrjeni na leseno stojalo. Glede na jasnost zasnove je mogoče narediti elektroforni stroj z lastnimi rokami precej preprosto. Celo oseba, ki nima posebne tehnične izobrazbe, jo lahko sestavi in upravlja za svoj užitek.
Kaj je osnova elektrofornega stroja?
Uporaba skupnega truda obeh diskov - to je glavno načelo te naprave. Učinek potencialne razlike, nato pa izpustov in isker, se doseže s pravilno razporeditvijo sektorjev. Seveda obstajajo dogodki, ki uporabljajo prazne diske, vendar ne dajejo podobne učinkovitosti. Takšni modeli se pogosto uporabljajo v majhnih izobraževalnih ustanovah. Razdalja med diski takšne naprave, kot je elektroforni stroj, ima ključno vlogo in pomembno vpliva na doseganje zahtevane napetosti na kondenzatorjih.
Kakšen je princip stroja?
Elektroforni stroj je od svojega izuma (in to je začetek osemnajstega stoletja) doživel številne spremembe. Toda glavna ideja ostaja. Osnova zasnove stroja so diski z lepljenimi ploščami (kovinski trakovi). Z uporabo določene mehanske sile s pomočjo jermenskega pogona jih je mogoče vrteti v različnih smereh, nasproti drug drugemu. Na naslovnici enegadisk postane pozitivno nabit. K sebi bo pritegnil še en naboj (negativen). Pozitiv bo šel skozi prevodnik s ščetkami (nevtralizator), ki se dotika nasprotne obloge. Z obračanjem diskov dobimo naboje, podobne originalnim. Toda že bodo vplivali na druge obloge. Glede na to, da se diski vrtijo v nasprotni smeri, se naboji stekajo v kolektorje. V takšnem demonstracijskem aparatu, kot je elektroforni stroj, načelo delovanja temelji na tem trenutku. Na krtačah obeh diskov, ki se ne dotikata njune površine in se nahajata na robovih, naboji v nekem trenutku postanejo tako veliki, da pride do zloma v zračnem prostoru in električna iskra zdrsne. Zato se lahko na kolektorje pritrdijo dodatni kondenzatorji različnih kapacitet, ki bodo dali večjo lepoto učinku razelektritve.
