Generator Wimshurst atau mesin electroforming adalah perangkat elektrostatik induktif yang dirancang sebagai sumber energi listrik yang berkelanjutan. Pada abad kedua puluh satu digunakan sebagai teknik tambahan untuk menunjukkan eksperimen fisik mengenai berbagai efek dan fenomena listrik.
Isi
Sedikit sejarah penemuan
Pada tahun 1865 seorang fisikawan eksperimental Jerman, August Tepler, mengembangkan gambar akhir dari mesin electroforming. Pada saat yang sama penemuan independen kedua dari mesin serupa dibuat oleh ilmuwan Jerman Wilhelm Holtz. Perbedaan utama perangkat adalah kemampuan untuk mendapatkan daya tinggi dan perbedaan potensial. Holtz dianggap sebagai pencipta sumber arus listrik searah.
Desain awal yang sederhana dari aplikasi mesin electroforming diperbaiki pada tahun 1883 oleh James Wimshurst dari Inggris. Modifikasinya digunakan di semua laboratorium fisika untuk demonstrasi visual eksperimen.
Desain mesin electroforming adalah.
2 cakram koaksial berputar satu sama lain sambil membawa kapasitor sektor aluminium sederhana.Karena proses acak pada momen primer, muatan terbentuk pada segmen dari salah satu segmen. Fenomena tersebut disebabkan oleh proses gesekan terhadap udara. Karena simetri desain, tanda akhir tidak dapat diprediksi sebelumnya.
Dua bank Leiden digunakan dalam desain. Mereka membuat satu sistem kapasitor secara seri. Ini memiliki efek mengurangi dua kali lipat persyaratan tegangan operasi masing-masing kapasitor. Penting untuk memilih peringkat yang sama, ini adalah kunci untuk pemerataan tegangan operasi.
Penetral induksi dirancang untuk mengurangi tegangan. Seluruh konstruksi menyerupai sisir logam yang melayang agak jauh di atas piringan. Kedua disk dengan tanda permukaan eksternal yang setara datang ke titik penarikan muatan. Penetral dipasangkan. Muatan segmen sangat berkurang setelah debit direalisasikan. Dalam desain tambahan, sikat mudah bersentuhan dengan tepi cakram.
Operator melalui kekuatan penggerak listrik atau tangannya sendiri secara paksa menyatukan elemen-elemen menjijikkan dari sistem. Muatan yang berinteraksi satu sama lain mencoba memposisikan diri sejauh mungkin. Proses ini mendorong peningkatan tajam dalam kerapatan permukaan muatan di semua titik penarikan.
Listrik dikumpulkan dalam stoples Leiden dari puncak penetral. Ada peningkatan tegangan yang cepat. Arester yang dipasang pada 2 elektroda membantu menghindari kegagalan sistem. Dimungkinkan untuk mendapatkan busur dengan kekuatan yang berbeda dengan menyesuaikan jarak di antara mereka. Ada korelasi: semakin kuat kekuatan medan antara 2 pelepasan, efek ribut menyertai pengosongan toples Leyden.
Segmen tetap dikosongkan setelah titik pelepasan muatan. Equalizer atau penetral potensial dipasang di sepanjang aliran gerak sesuai dengan prinsip operasi.Setiap sisi berlawanan dari disk telah melepaskan muatan pada sikat yang berbeda. Pada saat melewati titik penarikan dan setelahnya, tanda sisa muatan berbeda.
Bagian dari kawat tembaga tebal dengan sikat dari kabel tertipis yang melayang pada ketinggian rendah atau menggosok segmen berkontribusi pada penutupan yang berlawanan tersebut. Hasilnya adalah bahwa muatan pada kedua segmen sama dengan nol, semua energi diubah menurut hukum Joule-Lenz menjadi panas yang dihasilkan pada kawat tembaga yang menebal.
Apa itu toples Leiden?
Kapasitor listrik pertama yang dibuat oleh ilmuwan Belanda Peter van Muschenbroek adalah toples Leiden. Kondensor yang ditemukan berbentuk seperti silinder dengan tenggorokan lebar atau sedang dengan diameter berbeda. Botol Leiden terbuat dari kaca. Di dalam dan di luar dilapisi dengan lembaran timah khusus. Produk ditutupi dengan tutup kayu. Fungsi utama dari penemuan ini adalah akumulasi dan penyimpanan muatan besar.
Penciptaan toples semacam itu dirangsang oleh studi luas tentang listrik, kecepatan umum perambatannya, serta sifat-sifat konduktivitas listrik dari berbagai bahan. Berkat itu adalah mungkin untuk pertama kalinya menghasilkan percikan listrik secara artifisial. Sekarang toples Leiden hanya digunakan sebagai bagian integral dari mesin electroforming.
Apa prinsip pengoperasian mesin electroforming?
Energi diambil dari tenaga operator untuk mengubah rambu. Sudah di antara equalizer dan sikat, cakram bergerak dengan saling tolak satu sama lain. Jumlah putaran per menit memainkan perannya. Kepadatan muatan meningkat. Muatan terkuat dari cakram lawan mendorong residu melalui bagian kawat tembaga. Dari sini muncul energi yang cukup untuk mengubah tanda.
Dengan meningkatkan nilai kerapatan permukaan, muatan dihilangkan dalam unit.Pada satu titik cadangan energi dibuat di toples Leiden, lokasi lain berfungsi untuk mengubah tanda. Penetral induksi hampir tidak bisa dibedakan. Keduanya memiliki fungsi yang sama yaitu menetralkan energi. Sirkuit umum:
- Ada 2 jenis kapasitor dalam desain: stoples Leyden, tempat muatan terakumulasi, dan kombinasi segmen kedua disk dengan dielektrik dan liner aluminium.
- Mengurangi muatan segmen aluminium ditangani oleh 2 jenis penetral. Yang pertama digunakan untuk mengubah tanda atau polarisasi, yang kedua untuk mengisi tabung Leiden.
Semua energi tidak berasal dari gesekan aluminium dan tembaga atau elektrifikasi udara. Itu dibuat oleh pengisian paksa kapasitor oleh gaya puntir disk. Semua proses dilakukan karena peningkatan tajam dalam kerapatan permukaan muatan pada titik penghilangan.
Penerapan mesin electroforming
Sejak tahun 1970-an, mesin Wimshurst tidak digunakan untuk produksi langsung energi listrik. Hari ini berfungsi sebagai pameran sejarah, yang menggambarkan sejarah kemunculan dan perkembangan kemajuan dan rekayasa ilmu pengetahuan dan teknologi. Demonstrasi laboratorium untuk apa mesin electroforming dibuat menunjukkan berbagai fenomena dan efek listrik.
Dapat diterima untuk menggunakan penetral induksi dengan menghilangkan muatan dari dielektrik cair seperti minyak. Berbahaya untuk mendapatkan percikan di udara dalam produksi apa pun, itu dapat menyebabkan konsekuensi yang merugikan, asap dan bahkan ledakan.
Sejarah penemuan dan penelitian di bidang kelistrikan memiliki kaitan yang erat dengan penggunaan berbagai desain dan perangkat untuk menghasilkan muatan listrik. Mesin electroforming, tindakan yang didasarkan pada eksitasi listrik melalui induksi, berperan dalam penelitian ilmiah.
Artikel terkait:
