ウィムズハースト発電機または電鋳機は、連続的な電気エネルギー源として設計された誘導静電装置です。 21世紀には、さまざまな電気的効果や現象に関する物理実験を実証するための補助技術として使用されています.
発明の歴史の少し
1865 年、ドイツの実験物理学者アウグスト テプラーは、電鋳機の最終図面を作成しました。同時に、ドイツの科学者ヴィルヘルム・ホルツによって、同様の機械の第 2 の独立した発見が行われました。デバイスの主な違いは、高出力と電位差を得る能力でした。ホルツは、直流電流源の作成者と見なされています。
電鋳機の単純な初期設計は、1883 年にイギリスの James Wimshurst によって改良されました。その変更は、実験の視覚的なデモンストレーションのためにすべての物理学研究所で使用されています。
電鋳機のデザインです。
シンプルなアルミニウム セクター コンデンサーを搭載しながら、2 つの同軸ディスクが互いに回転します。一次瞬間のランダムなプロセスにより、セグメントの1つのセグメントに電荷が形成されます。この現象は、空気に対する摩擦のプロセスによって引き起こされます。設計の対称性のため、最終的な兆候を事前に予測することはできません。
設計には 2 つの Leiden バンクが使用されています。それらは、直列のコンデンサの単一システムを作成します。これにより、各コンデンサの動作電圧要件が 2 倍に低下します。同じ定格を選択する必要があります。これは、動作電圧を均等に分配するための鍵です。
誘導中和器は、電圧を緩和するように設計されています。全体の構造は、円盤から少し離れたところにある金属製の櫛に似ています。同等の外面符号を持つ両方のディスクが電荷回収点に到達します。中和剤はペアになっています。放電が実現した後、セグメントの電荷は大幅に減少します。追加の設計では、ブラシはディスクの端に簡単に接触します。
オペレーターは、電動ドライブまたは自分の手の力で、システムの反発要素を強制的にまとめます。互いに相互作用する電荷は、できるだけ離れて配置しようとします。このプロセスは、引き抜きのすべてのポイントで電荷の表面密度の急激な増加を促進します。
電気は、中和剤の頂上からライデン瓶に集められます。電圧が急激に上昇します。 2 つの電極に取り付けられた避雷器は、システムの障害を回避するのに役立ちます。アーク間の距離を調整することで、異なる強さのアークを得ることができます。相関関係があります。2 つのディスチャージャー間の電界強度が強ければ強いほど、ライデン ジャーを空にする際にノイズの多い効果が伴います。
セグメントは、電荷が除去された後も空のままです。電位イコライザーまたはニュートラライザーは、動作原理に従って動きの流れに沿って設置されます。ディスクの反対側の各面は、異なるブラシですでに電荷を放棄しています。引落しポイントを通過した瞬間とその後では、料金の残存サインが異なります。
最も細いワイヤーのブラシが低い高さでホバリングするか、セグメントをこする太い銅線のセクションは、前述の反対の閉鎖に貢献します。その結果、両方のセグメントの電荷がゼロになり、すべてのエネルギーがジュール・レンツの法則に従って、太い銅線で生成された熱に変換されます。
ライデン瓶とは
オランダの科学者ピーター・ファン・ムッシェンブロークによって作成された最初の電気コンデンサーは、ライデン瓶でした。発明されたコンデンサーは、さまざまな直径の広いまたは中程度のスロートを備えたシリンダーのような形をしています。ライデン瓶はガラス製です。内側と外側には特別なブリキのシートが張られています。製品は木製の蓋で覆われています。本発明の主な機能は、大きな電荷の蓄積と蓄積である。
このような瓶の作成は、電気、その伝播の一般的な速度、およびさまざまな材料の電気伝導率の特性に関する幅広い研究によって刺激されました。そのおかげで、初めて人工的に電気火花を発生させることが可能になりました。現在、ライデンジャーは電鋳機の不可欠な部分としてのみ使用されています。
電鋳機の動作原理とは
標識を変更するために、オペレーターの力からエネルギーが奪われます。すでにイコライザーとブラシの間で、ディスクは互いに反発しながら動きます。毎分の回転数がその役割を果たします。電荷密度が増加します。反対側のディスクの最強の電荷は、銅線セクションを通して残留物を押し出します。ここから符号を変更するのに十分なエネルギーが得られます。
表面密度の値を大きくすると、ユニット内の電荷が除去されます。ある時点で、ライデン瓶にエネルギーが蓄えられ、他の場所はサインを変えるのに役立ちます.誘導中和剤は事実上区別がつきません。どちらもエネルギーを中和するという共通の機能を持っています。一般的な回路:
- 設計には 2 種類のコンデンサがあります。電荷が蓄積されるライデン ジャーと、両方のディスクのセグメントと誘電体およびアルミニウム ライナーの組み合わせです。
- アルミセグメントの帯電低減は、2種類の中和剤で対応。 1 つ目は符号または偏光を変更するために使用され、2 つ目はライデン瓶を充電するために使用されます。
すべてのエネルギーは、アルミニウムと銅の摩擦や空気の帯電から生じるものではありません。これは、ディスクのねじり力によってコンデンサが強制的に充填されることによって作成されます。すべてのプロセスは、除去ポイントでの電荷の表面密度の急激な増加により実行されます。
電鋳機の応用
1970 年代以降、ウィムズハースト マシンは電気エネルギーの直接生産には使用されていません。今日では、科学的および技術的進歩と工学の出現と発展の歴史を示す歴史的な展示品としての役割を果たしています。電鋳機が何のために作られているかの実験室のデモンストレーションは、電気のさまざまな現象と効果を示しています。
オイルなどの液体誘電体から電荷を除去することにより、誘導中和剤を使用することは許容されます。あらゆるプロダクションで空中に火花が散ることは危険であり、有害な結果、煙、さらには爆発につながる可能性があります。
電気の分野における発見と研究の歴史は、電荷を生成するためのさまざまなデザインとデバイスの使用と密接な関係があります。誘導による電気の励起に基づいて動作する電鋳機は、科学研究で役割を果たしました。
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