Wimshursti generaator või elektroformeerimismasin on induktiivne elektrostaatiline seade, mis on loodud pideva elektrienergia allikana. Kahekümne esimesel sajandil kasutati seda abitehnikana erinevate elektriliste efektide ja nähtustega seotud füüsiliste katsete demonstreerimiseks.
Sisu
Natuke leiutise ajaloost
1865. aastal töötas saksa eksperimentaalfüüsik August Tepler välja elektroformeerimismasina lõplikud joonised. Samal ajal tegi Saksa teadlane Wilhelm Holtz sarnase masina teise sõltumatu avastuse. Seadme peamine erinevus oli võime saada suurt võimsust ja potentsiaali erinevust. Holtzi peetakse alalisvooluallika loojaks.
Elektroformeerimismasina rakenduse lihtsat esialgset disaini täiustas 1883. aastal James Wimshurst Inglismaalt. Selle modifikatsiooni kasutatakse kõigis füüsikalaborites katsete visuaalseks demonstreerimiseks.
Elektroformeerimismasina disain on.
2 koaksiaalset ketast pöörlevad üksteise vastu, kandes samal ajal lihtsaid alumiiniumsektori kondensaatoreid.Juhuslike protsesside tõttu esmasel hetkel moodustub laeng ühe segmendi segmendile. Nähtust põhjustab hõõrdumise protsess õhu vastu. Disaini sümmeetria tõttu ei saa lõplikku märki ette ennustada.
Kujunduses on kasutatud kahte Leideni panka. Nad loovad ühtse järjestikku ühendatud kondensaatorite süsteemi. See vähendab kahekordselt iga kondensaatori tööpinge nõudeid. On vaja valida samad nimiväärtused, see on tööpinge ühtlase jaotuse võti.
Induktsioonneutralisaatorid on mõeldud pinge leevendamiseks. Kogu konstruktsioon meenutab metallkammi, mis hõljub mingil kaugusel ketta kohal. Mõlemad samaväärse välispinna märgiga kettad tulevad laengu väljavõtmise punkti. Neutralisaatorid on paaris. Segmentide laeng väheneb oluliselt pärast tühjenemist. Täiendavates konstruktsioonides on pintsel kergesti kontaktis ketta servaga.
Operaator viib elektriajami jõul või oma käega jõuga kokku süsteemi tõrjuvad elemendid. Üksteisega suhtlevad laengud püüavad end üksteisest võimalikult kaugele paigutada. Protsess soodustab laengute pinnatiheduse järsku suurenemist kõigis väljatõmbepunktides.
Elekter kogutakse Leideni purkidesse neutralisaatorite harjadest. Toimub kiire pinge tõus. Kahe elektroodi külge kinnitatud piirik aitab vältida süsteemi rikkeid. Nendevahelist kaugust reguleerides on võimalik saada erineva tugevusega kaare. Korrelatsioon on olemas: mida tugevam on 2 väljalaadija vaheline väljatugevus, seda mürarikkam efekt kaasneb Leydeni purkide tühjendamisega.
Segmendid jäävad pärast laadimispunkti eemaldamist tühjaks. Potentsiaalide ekvalaiserid või neutralisaatorid paigaldatakse piki liikumisvoolu vastavalt tööpõhimõttele.Iga ketta vastaskülg on erinevate harjade juures laengust juba loobunud. Väljavõtmise punkti läbimise hetkel ja pärast seda on laengu jääkmärgid erinevad.
Nimetatud vastandite sulgemisele aitab kaasa jämedast vasktraadist osa madalal kõrgusel hõljuvate või segmente hõõruvate kõige peenemate juhtmete harjadega. Tulemuseks on see, et mõlema segmendi laengud on võrdsed nulliga, kogu energia muundatakse vastavalt Joule-Lenzi seadusele paksendatud vasktraadil tekkivaks soojuseks.
Mis on Leideni purgid
Esimene Hollandi teadlaste Peter van Muschenbroeki loodud elektrikondensaator oli Leideni purk. Leiutatud kondensaator on erineva läbimõõduga laia või keskmise kõriga silindri kujuline. Leideni purk on valmistatud klaasist. Seest ja väljast on see vooderdatud spetsiaalse plekilehega. Toode on kaetud puidust kaanega. Leiutise põhifunktsiooniks on suurte laengute kogumine ja säilitamine.
Sellise purgi loomist ajendas laialdane uurimine elektrist, selle levimise üldisest kiirusest, aga ka erinevate materjalide elektrijuhtivuse omadustest. Tänu sellele oli esimest korda võimalik kunstlikult elektrisädet toota. Nüüd kasutatakse Leideni purke ainult elektroformeerimismasinate lahutamatu osana.
Mis on elektroformeerimismasina tööpõhimõte
Märkide muutmiseks võetakse energiat operaatori võimust. Juba ekvalaiserite ja harjade vahel liiguvad kettad vastastikuse tõrjumisega üksteise poole. Oma osa mängib pöörete arv minutis. Laengu tihedus suureneb. Vastandlike ketaste tugevaim laeng surub jäägi läbi vasktraadi sektsioonide. Sellest tuleb märgi muutmiseks piisav energia.
Pinnatiheduse väärtusi suurendades eemaldatakse seadmes laeng.Ühes kohas tehakse Leideni purgis energiavarusid, teine asukoht on mõeldud märgi muutmiseks. Induktsioonneutralisaatorid on praktiliselt eristamatud. Nende mõlema ühine funktsioon on energia neutraliseerimine. Üldine vooluring:
- Disainis on 2 tüüpi kondensaatoreid: Leydeni purgid, kuhu koguneb laeng, ja kombinatsioon mõlema ketta segmendist koos dielektrilise ja alumiiniumist voodriga.
- Alumiiniumist segmentide laengu vähendamisega tegelevad 2 tüüpi neutralisaatorid. Esimest kasutatakse märgi või polarisatsiooni muutmiseks, teist Leideni purgi laadimiseks.
Kogu energia ei tulene alumiiniumi ja vase hõõrdumisest ega õhu elektrifitseerimisest. See tekib kondensaatorite sunnitud täitmisel ketta väändejõu toimel. Kõik protsessid viiakse läbi laengute pinnatiheduse järsu suurenemise tõttu eemaldamispunktides.
Elektroformeerimismasina rakendamine
Alates 1970. aastatest pole Wimshursti masinat kasutatud otseseks elektrienergia tootmiseks. Tänapäeval on see ajalooline eksponaat, mis illustreerib teaduse ja tehnoloogia arengu ning inseneriteaduse tekke ja arengu ajalugu. Laboratoorsel demonstratsioonil, milleks elektrovormimismasin on valmistatud, näidatakse elektri erinevaid nähtusi ja mõjusid.
On vastuvõetav kasutada induktsioonneutralisaatoreid, eemaldades laengud vedelatest dielektrikutest, nagu õli. Igas tootmises on sädeme õhku sattumine ohtlik, see võib kaasa tuua kahjulikke tagajärgi, suitsu ja isegi plahvatuse.
Elektrivaldkonna avastuste ja uuringute ajalugu on tihedalt seotud erinevate konstruktsioonide ja seadmete kasutamisega elektrilaengute tootmiseks. Teaduslikes uuringutes mängis rolli elektroformeerimismasin, mille toime põhineb induktsiooni kaudu elektri ergastamisel.
Seotud artiklid:
