دستگاه الکتروفور به عنوان منبع مداوم انرژی الکتریکی کار می کند. این دستگاه اغلب به عنوان وسیله ای کمکی برای نمایش پدیده ها و اثرات الکتریکی مختلف استفاده می شود. اما طراحی و ویژگی های آن چیست؟
کمی از تاریخچه اختراع
دستگاه الکتروفور در سال 1865 توسط آگوست تپلر، فیزیکدان آلمانی ساخته شد. عجیب است که به طور کاملا مستقل، دانشمند تجربی دیگری به نام ویلهلم گولتز، طرحی مشابه، اما حتی کامل تر، اختراع کرد، زیرا دستگاه او به دست آوردن اختلافات پتانسیل بزرگ را ممکن می کرد و می توانست به عنوان منبع جریان مستقیم عمل کند. علاوه بر این، ماشین Goltsev از نظر طراحی بسیار ساده تر بود. در پایان قرن نوزدهم، آزمایشگر انگلیسی در زمینه برق و مکانیک، جیمز ویمشرست، واحد را بهبود بخشید. و تا به امروز، این نسخه او (البته کمی مدرن تر) است که برای نشان دادن آزمایشات الکترودینامیکی به دلیل توانایی ایجاد تفاوت بسیار زیاد استفاده می شود.پتانسیل های بین جمع کننده ها دستگاه الکتروفور قبلاً در دهه چهل قرن بیستم توسط دانشمندی به نام Ioffe بهبود یافته بود که نوع جدیدی از ژنراتورهای الکترواستاتیک را برای نیرو دادن به دستگاه اشعه ایکس توسعه داد. اگرچه ماشین Wimshurst در حال حاضر برای وظیفه مستقیم تولید انرژی الکتریکی استفاده نمی شود، اما این یک نمایشگاه تاریخی است که تاریخچه توسعه مهندسی و پیشرفت علمی و فناوری را نشان می دهد.
طراحی دستگاه الکتروفور
این دستگاه از دو دیسک تشکیل شده است که به سمت یکدیگر می چرخند. کار دستگاه الکتروفور دقیقاً در اجرای چنین چرخش دوجانبه ای نهفته است. بر روی دیسک ها بخش های رسانا جدا شده از یکدیگر وجود دارد. با کمک روکش های طرفین هر دو دیسک، خازن ها تشکیل می شود. به همین دلیل است که گاهی اوقات دستگاه الکتروفور را ماشین خازن می نامند. روی دیسک ها خنثی کننده هایی وجود دارد که با کمک برس ها بارها را از عناصر مقابل دیسک ها به سمت زمین منحرف می کنند. کلکسیونرها در سمت چپ و راست قرار دارند. روی آنهاست که سیگنال های تولید شده توسط شانه ها از دیسک های عقب و جلو می رسد.
سواحل لیدن چیست؟
در بسیاری از موارد، شارژ روی خازن ها جمع می شود. به آنها بانک های لیدن می گویند. پس از آن، امکان بازتولید ترشحات و جرقه های بسیار قوی تری وجود دارد. صفحات داخلی هر خازن به طور جداگانه به هادی ها متصل می شوند. برس هایی که لمس می کنندبخش هایی از دیسک ها با پوشش داخلی شیشه های لیدن ترکیب شده است. کل ساختار در حال حاضر بر روی قفسه های پلاستیکی نصب شده است. به همراه شیشه های لیدن، قطعات دستگاه روی پایه چوبی ثابت می شوند. با توجه به وضوح طراحی، یک دستگاه الکتروفور با دستان خود را می توان به سادگی ساخت. حتی فردی که تحصیلات فنی خاصی ندارد، می تواند آن را مونتاژ کرده و برای لذت خود راه اندازی کند.
اساس دستگاه الکتروفور چیست؟
استفاده از تلاش متقابل هر دو دیسک - این اصل اصلی در این دستگاه است. اثر اختلاف پتانسیل و سپس تخلیه و جرقه با چیدمان صحیح بخش ها حاصل می شود. البته، پیشرفت هایی وجود دارد که از دیسک های خالی استفاده می کنند، اما کارایی مشابهی ندارند. چنین طرح هایی اغلب در موسسات آموزشی کوچک استفاده می شود. فاصله بین دیسک های دستگاهی مانند دستگاه الکتروفور نقش بسیار مهمی دارد و تاثیر بسزایی در دستیابی به ولتاژ مورد نیاز در خازن ها دارد.
اصل دستگاه چیست؟
دستگاه الکتروفور از زمان اختراع خود (و این آغاز قرن هجدهم است) دستخوش تغییرات زیادی شده است. اما ایده اصلی همچنان باقی است. اساس طراحی دستگاه دیسک هایی با صفحات چسب (نوارهای فلزی) است. با اعمال نیروی مکانیکی معین با استفاده از تسمه محرک، می توان آنها را در جهت های مختلف، مخالف یکدیگر چرخاند. روی جلد یکیدیسک دارای بار مثبت می شود. بار دیگر (منفی) را به سمت خود جذب خواهد کرد. مثبت با برس ها (خنثی کننده) از هادی عبور می کند که پوشش مخالف را لمس می کند. با چرخاندن دیسک‌ها، هزینه‌هایی مشابه دیسک‌های اصلی دریافت می‌کنیم. اما آنها قبلاً روی سایر آسترها تأثیر خواهند گذاشت. با توجه به اینکه دیسک ها در جهت مخالف می چرخند، بارها به سمت کلکتورها جریان می یابند. در چنین دستگاه نمایشی مانند دستگاه الکتروفور، اصل کار دقیقاً بر اساس این لحظه است. در برس های هر دو دیسک که با سطح آنها تماس ندارند و در لبه ها قرار دارند، بارها در نقطه ای آنقدر زیاد می شوند که در فضای هوا خراب می شود و جرقه الکتریکی می لغزد. به همین دلیل می توان خازن های اضافی با ظرفیت های مختلف را به کلکتورها متصل کرد که زیبایی بیشتری به اثر تخلیه می بخشد.
