Электрофорная машина: схема, принцип действия, как работает

Принцип работы генератора статического электричества (ещё их называют электрофорные машины) заключается в том, что диски вращаются относительно друг друга в противоположные стороны и создают положительные и отрицательные заряды. При вращении дисков по мере накопления зарядов происходит разряд – молния между электродами.

Что такое электрофорная машина и как она работает?

Генератор Вимшурста или электрофорная машина – это индукционный электростатический прибор, созданный как непрерывный источник электрической энергии. В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений.

Немного из истории изобретения

В 1865 г. физик-экспериментатор из Германии Август Теплер разработал итоговые чертежи электрофорной машины. Одновременно с этим было сделано второе независимое открытие подобного агрегата немецким ученым Вильгельмом Хольцем. Главным отличием прибора была возможность получать большую мощность и разность потенциалов. Хольц считается создателем источника постоянного электрического тока.

Простая начальная конструкция применения электрофорной машины в 1883 г. была усовершенствована Джеймсом Уимсхерстом из Англии. Его модификация используется во всех физических лабораториях для наглядной демонстрации опытов.

Что такое банки Лейдена

Первым электрическим конденсатором, созданным учеными из Голландии Питером ван Мушенбруком, была лейденская банка. Изобретенный конденсатор имеет форму цилиндра с широким или средним горлом разного диаметра. Лейденскую банку делают из стекла. Изнутри и снаружи она оклеена специальным листовым оловом. Прикрывается изделие деревянной крышкой. Главной функцией изобретения является накопление и хранение больших зарядов.

Стимулировало создание такой банки широкое изучение электричества, общей скорости его распространения, а также свойств проводимости электроэнергии различных материалов. Благодаря ей получилось впервые добыть электрическую искру искусственным путем. Сейчас банки Лейдена применяются только как неотъемлемая часть электрофорных машин.

Дальнейшее чтение [ править ]

Gottlieb Christoph Bohnenberger [ de ] : Beschreibung unterschiedlicher Elektrizitätsverdoppler von einer neuen Einrichtung nebst einer Anzahl von Versuchen üb. verschiedene Gegenstände d. Elektrizitätslehre [Описание различных удвоителей электричества нового устройства, наряду с рядом экспериментов с различными предметами электричества] Тюбинген 1798.
Хольц, В. (1865). «Ueber eine neue Elektrisirmaschine» [О новой электрической машине]. Annalen der Physik und Chemie
(на немецком языке). Вайли.
202
(9): 157–171. DOI : 10.1002 / andp.18652020911 . ISSN 0003-3804 .
Вильгельм Хольц: более высокий заряд изоляционных поверхностей за счет бокового натяжения и перенос этого принципа в конструкцию индукционных машин. В: Иоганн Поггендорф, К.Г. Барт (ред.): Анналы физики и химии. 130, Лейпциг 1867, стр. 128 — 136
Вильгельм Хольц: Машина влияния. В: Ф. Поске (ред.): Анналы физики и химии. Юлиус Шпрингер, Берлин 1904 г. (семнадцатый год, четвертый выпуск).
О. Леманн: Физическая техника доктора Дж. Фрика. 2, Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1909, p. 797 (Раздел 2).
Ф. Поске: Новые формы машин влияния .. В: Ф. Поске (ред.) Для физического и химического образования. журнал Julius Springer, Берлин 1893 г. (седьмой год, второй выпуск).
Стонг, « Электростатические двигатели питаются от электрического поля Земли ». Октябрь 1974 г. (PDF)
Олег Д. Ефименко. « Электростатические двигатели: история, типы и принципы работы
». Электретный научный, Звездный городок, 1973.
GW Francis (автор) и Олег Д. Ефименко (редактор), » Электростатические эксперименты: энциклопедия ранних электростатических экспериментов, демонстраций, устройств и аппаратов
«. Электретный научный, Звездный городок, 2005.
В. Э. Джонсон, » Современные высокоскоростные машины воздействия; их принципы, конструкция и применение в радиографии, радиотелеграфии, искровой фотографии, электрокультуре, электротерапии, зажигании газа высокого напряжения и испытании материалов
«. ISBN B0000EFPCO
Саймон, Альфред В. (1 ноября 1924 г.). «Количественная теория влияния электростатического генератора» . Физический обзор
. Американское физическое общество (APS).
24
(6): 690–696. DOI : 10.1103 / Physrev.24.690 . ISSN 0031-899X . PMC 1085669 . PMID 16576822 .
Дж. Клерк Максвелл, Трактат об электричестве и магнетизме (2-е изд., Оксфорд, 1881 г.), т. ip 294
Джозеф Дэвид Эверетт , Электричество
(расширение части III книги Огюстена Прива-Дешанеля «Натуральная философия») (Лондон, 1901 г.), гл. iv. п. 20
А. Винкельманн, Handbuch der Physik (Бреслау, 1905), т. iv. С. 50–58 (содержит большое количество ссылок на оригинальные статьи).
Дж. Грей, « Машины электрического воздействия, их историческое развитие и современные формы [с инструкциями по их изготовлению]
» (Лондон, 1903 г.). (JAF)
Сильванус П. Томпсон , Машина влияния Николсона-1788–1888, Journ. Soc. Тел. Eng., 1888, 17, с. 569
Джон Манро, История электричества (The Project Gutenberg Etext)
А.Д. Мур (редактор), » Электростатика и ее приложения
«. Уайли, Нью-Йорк, 1973.
Олег Дмитриевич Ефименко (совместно с Д.К. Уокером), « Электростатические двигатели
». Phys. Учат. 9, 121–129 (1971).
Пиджон, WR (1892). «Машина влияния» . Труды Лондонского физического общества
. IOP Publishing.
12
(1): 406–411. DOI : 10.1088 / 1478-7814 / 12/1/327 . ISSN 1478-7814 .
Пиджон, WR (1897). «Машина влияния». Труды Лондонского физического общества
. IOP Publishing.
16
(1): 253–257. DOI : 10.1088 / 1478-7814 / 16/1/330 . ISSN 1478-7814 .

Сущность электрофорной машины

Сборка машины Вимшурста

В этом видео уроке будем собирать электрофорную машину, которая представляет из себя генератор статического электричества. В начале рассматриваются общие вопросы по назначению и конструкции этой машины, потом подробно показаны все шаги по ее изготовлению своими руками.

Посмотрите на выбор ручных генераторов в этом китайском магазине.

Что представляет из себя электрофорная машина?

Устройство состоит из основания, на котором крепятся ее детали. Также в ее состав входят две стойки с осями, на которых крепятся два диска с металлизированным покрытием. Имеются также две лейденские банки, которые являются, по сути, конденсаторами или накопителями заряженных частиц. Разрядники, которые функционируют по мере накопления заряда конденсаторов, съемники заряженных частиц с передней и с задней стороны дисков. Диски приводятся в движение при помощи ременной передачи. Мы крутим ручку и за счет этого происходит вращение дисков.

Первые генераторы статического электричества были одновременно изобретены в Германии в одно и то же время Августом Теплером и, независимо от него, Вильгельмом Гольцем. Принцип работы электрофорной машины. Поскольку диски вращаются относительно друг друга в противоположные стороны, они создают положительные и отрицательные заряды. При вращении дисков по мере накопления зарядов происходит разряд.

Авторы видео решили изготовить данную машину, которую можно повторить своими руками в обычных домашних условиях. На сайтах в интернете есть несколько примеров создания такого генератора, но данная конструкция будет иметь двигатель.

Сначала были сделаны чертежи будущей машины. В первую очередь были рассчитаны параметры диска. После проделанной предварительной работы приступили к созданию устройства.

Основные детали

Машина будет состоять из следующих элементов. Это 2 диска, которые будут вращаться в противоположные стороны, они будут сделаны из CD-дисков. Два двигатель от компьютерного кулера, которые будут приводить их в движение. Диск будет приклеен двухсторонним скотчем на ротор мотора. Сам двигатель крепится к стойке. Стойки будут сделаны из оргстекла. Также будут использованы лейденские банки. Это пустая металлическая емкость, от которой идет один контакт, далее полистироловый диэлектрик и латунный контакт.

Изготовление электрофорной машины

Для начала нужно снять покрытие с диска, чтобы получить прозрачную заготовку. Для этого используем канцелярский нож. Для создания рабочего диска нужны эскизы, они выполнены на компьютере. Шаблон лепестка можно изготовить из подходящего материала, для этого хорошо подойдет банковская карта.

Теперь, используя шаблон, приступаем к разметке на скотче. Прикладываем шаблон и вырезаем все нужные фрагменты. Всего было вырезано 20 лепестков на один диск. Должно получиться 20 секций. Угол между двумя лепестками составляет 18 градусов. Разметка производится при помощи обычного листа в клеточку и транспортира. Теперь накладываем диск точно в середину координат, при помощи ножа или шила делаем насечки по 18 градусов. Наклеиваем лепестки в соответствии с линиями. В точной аналогии с первым диском был сделан второй диск. Он был обработан, чтобы обеспечить зазор.

У мотора удаляем желтый провод. Отсекаем ребра жесткости, чтобы можно было отсоединить двигатель. Некоторое место нужно оставить под монтажные отверстия.

Подписка на комментарии Комментарии (69)

Другое дело, что по слухам от пытавшихся работать с e-bay, они не дружат с нашими платежными системами. У кого есть положительный опыт, поделитесь!

С молчаливого (пока?) согласия модератора даю ссылку.

Хорошие штучки. Жаль, раньше я не знал о них. Кстати, а как эти конкретные ультразвуковые устройства действуют через перекрытие, кто-нибудь может мне ответить? А то народ-то понакупает, а потом всё окажется бесполезно.

Свойство бетона хорошо проводить механические, в том числе звуковые колебания одна из вторичных причин самого существования этого сайта. Первичная причина естественно это дубилысуканенавижу-соседи. Так что всем достанется на орехи. В описании к устройствам я не нашел упоминаний о частотных характеристиках, но глядя на размер диффузора мощного варианта и его жесткость наводят на мысль об ультразвуке. Для наших целей предпочтительней инфразвук, но если верить продавцам об прогнозируемых спецэффектах, то может и так сойдет.

Хорошие штучки. Жаль, раньше я не знал о них. Кстати, а как эти конкретные ультразвуковые устройства действуют через перекрытие, кто-нибудь может мне ответить? А то народ-то понакупает, а потом всё окажется бесполезно.

предлагаю этическую сторону вопроса отодвинуть, ибо достаточно сделать элементарный психологический портрет: 1 того, кто может находиться на таких форумах(негодяев другие способы интересуют как правило и они ЭТИ ВОПРОСЫ СЕБЕ НЕ ЗАДАЮТ. ) 2 если люди своими силами хотят хоть как-то изменить влияние социума на свою жизнь-то явно они отдают себе отчет чего хотят и не видят иных способов. 3 мы сами МНОГОГО не знаем насколько мы являемся кроликами для тех у кого эти технологии уже есть и далеко не на бытовом уровне.

С молчаливого (пока?) согласия модератора даю ссылку.

вы прочтите еще на один пост ниже и сделайте вывод. Если слишком сложно (для танкистов), то потом разжую.

смотрел тему-которую вы SS указывали- перечитал всё,резюме: из разряда-вокруг да около. (ссылки с файлами не читаются,генератор-может сработает,а может и нет. )

хорошее устройство для разгона демонстраций:)

теоретик, бблин. Когда соседи начнут тебе мозг вредить, где-нить с полгода, заходи, побалаболим.

Уважаю таких людей как spn123!

одна просьба-не прерывайте тему.

у FreeX-если хватает мозгов статейку из УК привести—потрудись и дальше подумать—прежде чем писать!!

Люди, пожалуйста, у кого-нибудь есть файлик с инфразвуком? Поделитесь, уже нету никаких сил: достала соседка, жить не дает мне и маме моей.

Скажите, если я запишу инфразвук на магнитофон, это будет действовать? Заранее благодарю.

Ну давай разжёвывай а то анекдоты надоели

https://www.svetozor.ru/soft/Mozgoprav/help/Audio.php

вы прочтите еще на один пост ниже и сделайте вывод. Если слишком сложно (для танкистов), то потом разжую.

2 FreeX 1 учись четать. 2. Четай

Я бы вам не рекомендовал использовать столь террористические методы так как пострадают невинные люди и вы в том челе (Шахид мля)

В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойство.

Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека.

Источниками инфразвука на суше могут быть компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, движущийся транспорт, промышленные кондиционеры и вентиляторы.

Колебания средней интенсивности могут стать причиной расстройства пищеварения, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, нарушения психики с самыми неожиданными последствиями.

Собственные (резонансные) частоты некоторых частей тела человека.

• 20-30 Гц (резонанс головы) • 40-100 Гц (резонанс глаз) • 0.5-13 Гц (резонанс вестибулярного аппарата) • 4-6 Гц (резонанс сердца) • 2-3 Гц (резонанс желудка) • 2-4 Гц (резонанс кишечника) • 6-8 Гц (резонанс почек) • 2-5 Гц (резонанс рук)

Федеральный закон от 26 июля 2001 г. N 103-ФЗ «О внесении дополнения в статью 6 Федерального закона «Об оружии»

Принят Государственной Думой 28 июня 2001 года

Статья 2. Настоящий Федеральный закон вступает в силу со дня его официального опубликования.

Президент Российской Федерации

_______________________Из этого получается_____________________

Статья 111. Умышленное причинение тяжкого вреда здоровью

Статья 105. Убийство

наказывается лишением свободы на срок от восьми до двадцати лет либо смертной казнью или пожизненным лишением свободы.

А вод так чтобы вышло вы хотите УК РФ Статья 105 ч 2 пункты а,в,е,г + УК РФ Статья 111 ч 2 пункты б,в ч 3 пункт б. Дадут думаю до фига и больше. ___________________________________________________________

НЕ РОЙ ЯМУ ДРУГОМУ САМ В НЕЁ ПОПАДЁШЬ

вод лучше почитайте и расслабтесь Если вас достал сосед.

Источник

Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах

Закон Ампера

Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила

где F – сила, Н,
I – сила тока, А,
– длина проводника, м,
B — магнитная индукция, Тл,
— угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, град.

Направление этой силы определяется по правилу «левой руки».

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Открытие электромагнитной индукции в 1831 году Фарадеем — одно из фундаментальных открытий в электродинамики. Максвеллу принадлежит следующая углубленная формулировка закона электромагнитной индукции:

Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле. Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4]

где E – напряженность электрического поля, В/м,
ds – элемент контура, м,
Ф — магнитный поток, Вб,
t — время, с

Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции

где – электродвижущая сила индукции, В

Знак «-» показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Электрофорная машина (генератор Вимшурста) Wimshurst

Генератор Вимшурста (Wimshurst) является индукционной электростатической машиной. В ней статический заряд образуется не с помощью трибоэлектричества, когда присутствует трение, а через индуцирование зарядов. У этого класса машин выше КПД в сравнении с теми, где используется трение.

Описание машины Вимшурста

Машина состоит из двух дисков, которые выполнены из хорошего диэлектрика, например эбонита, акрила и т.п. Эти диски свободно насажены на ось и могут вращаться вокруг горизонтальной оси. Сами диски располагаются вертикально. С помощью рукоятки 1 оба диска приводятся в разнонаправленное вращение. Один диск вращается по часовой стрелки, а другой против часовой. Это обеспечивается с помощью приводных ремней 2 и 3, один из которых перекручен на 180° на одном из шкивов. За счет этого обеспечивается разнонаправленное вращение дисков, которое необходимо для индукции зарядов. Оба диска вращаются от одной рукоятки и поэтому будут вращаться одновременно.

На наружной части каждого диска наклеены металлические полоски 4, которые не касаются краев диска, а выполнены на некотором расстоянии от них. Полоски расположены радиально, в виде лучей, исходящих из центра диска. Оба диска имеют одинаковое количество и расположение полосок, можно сказать, что один диск является отражением другого.

Полоски при вращении дисков соприкасаются со щётками 5, которые выполняют роль контакта для переноса заряда по проводникам 6, 7, 8 и 9. При работе машины Вимшурста металлические полоски в месте контакта со щетками могут изнашиваться и конструктивно этот износ должен быть сведен к минимуму, а надежность контакта к максимуму. Проводники 6 и 7 служат для съема и накопления образованных зарядов с обоих дисков. Проводники 8 и 9 расположены каждый по одну сторону диска и соединяют диаметрально противоположные полоски.

Таким образом мы имеем два типа проводников. Одни (6 и 7) для съема зарядов, а 8 и 9 для установления своеобразной «земли» – линии нейтрального потенциала. Проводники 6 и 7 расположены на одной геометрической диаметральной оси относительно дисков, а проводники 8 и 9 относительно друг друга повернуты на угол 90°.

Можно также заметить, что между проводниками 8 и 9 проводники 6 и 7 расположены по середине и отстоят на угол 45°. Таким образом мы видим, что конструктивно машина выполнена симметрично и достаточно просто, чтобы изготовить ее самостоятельно.

Описание работы электрофорной машины

При вращении рукоятки диски начинают двигаться в противоположных направлениях.

Щетки, которые обычно выполняются в виде мишуры начинают контактировать то с одними, то с последующими металлическими полосками.

С каждым оборотом начинает накапливаться всё больший и больший заряд, что обеспечивает увеличение потенциала на контактах 6 и 7. Для лучшего накопления используют конденсаторы в виде лейденских банок.

Как только накопленный заряд достигает максимального значения для используемой конструкции машины Вимшурста, дальнейший рост заряда прекращается. Чем больше диаметра дисков и чем больше скорость вращения, тем больший заряд способна выработать электрофорная машина.

Как происходит накопление заряда?

Предположим, что первый круг имеет недостаток свободных зарядов, что в нашем случае означает недостаток свободных электронов в металлических пластинах. При движении второго диска его пластины будут поочередно соприкасаться со щетками на проводнике 8, и, соответственно, на них будет образован избыток свободных носителей зарядов.

Это происходит потому, что пластины с обоих сторон, между которыми расположен диэлектрик (материал дисков), представляют собой плоский конденсатор, но такой конденсатор, обкладки которого двигаются. Электрический заряд на таком конденсаторе индуцируется, или иначе говоря — наводится.

Дальше происходит следующее. Пластины, второго диска, дойдя до щеток контакта 6 отдадут свои электроны в накопитель в виде лейденской банки (конденсатор). Эта лейденская банка будет накапливать заряд -Q . Затем настанет очередь следующих за ними пластин и так далее. Аналогичный процесс происходит и на первом диске, так как он так же вращается, но в другом направлении. Здесь можно сказать, что свободные носители как бы выкачиваются из другой лейденской банки, тем самым образуя на ней недостаток электронов, а значит ею приобретается заряд +Q .

Чем чаще пластины обоих дисков соприкасаются со щетками на проводниках 6 и 7, тем большее количество зарядов накапливается на них. Лейденские банки, если они установлены, будут заряжаться всё сильнее и сильнее, до тех пор, пока кулоновские силы не начнут противодействовать дальнейшему накоплению зарядов. Это значит, что есть предел накопления, который можно характеризовать также и разностью потенциалов (напряжением) между двумя контактами 6 и 7.

Если же в дальнейшем разрядить оба контакта, накопившие +Q и -Q , либо друг на друга, либо передать заряд в другую электрическую емкость, то дальнейшее накопление заряда станет вновь возможным.

Вы можете спросить. Откуда берется первоначальный заряд? Дело в том, что он существует всегда. Любые два проводника, разделенные диэлектриком (газ, жидкость, твердое тело) всегда имеют емкость, и более того, они имеют разность потенциалов, что говорит о наличии на одном таком проводнике большего количества свободных носителей зарядов, чем на другом.

Электрофорная машина Вимшурста является машиной с самовозбуждением, то есть для начала ее работы не требуется подвод какого-либо дополнительного заряда.

Является ли машина Вимшурста генератором энергии?

Более точно можно сказать, что машина Вимшурста является преобразователем механической энергии вращения в энергию электростатического поля. При работе такой машины, как впрочем и любой другой, существуют потери на трение, утечки энергии и т.п. Поэтому ее КПД не может быть более 100%, и даже он не может быть равен 100%.

По мере роста разности потенциалов, чем всё больший заряд будет накапливаться, тем сильнее кулоновские силы будут противодействовать механическим. На практике это означает, что с каждым оборотом дисков будет расти прикладываемое усилие. Кроме этого будут потери на трение в конструкции и нежелательные утечки зарядов.

Ссылки [ править ]

См .:
- Heathcote, NH de V. (1950) «Серный шар Герике», Annals of Science
  ,
  6
  : 293-305. DOI : 10.1080 / 00033795000201981
Шиффер, Майкл Брайан (2003). Нарисуйте молнию: Бенджамин Франклин и электрические технологии в эпоху Просвещения . Univ. Калифорнийской прессы. стр. 18 -19. ISBN 0-520-24829-5.
Оптика, 8-й запрос
Hauksbee, Фрэнсис (1709). Психомеханические эксперименты на разных предметах
. Р. Бругис.
Pumfrey, Стивен (май 2009). «Хоксби, Фрэнсис (род. 1660, ум. 1713)» . Оксфордский национальный биографический словарь
(онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. DOI : 10.1093 / исх: odnb / 12618 . Проверено 11 декабря 2011 . (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании .)
Consult доктора Carpue «S Введение„к электричеству и гальванизму“ , Лондон 1803.
Мавер, Уильям-младший: «Электричество, его история и прогресс», Американская энциклопедия; библиотека универсальных знаний, т. X, стр. 172 и далее. (1918). Нью-Йорк: Энциклопедия Americana Corp.
Ronalds, BF (2016). Сэр Фрэнсис Рональдс: отец электрического телеграфа
. Лондон: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
Ronalds, BF (2016). «Сэр Фрэнсис Рональдс и электрический телеграф». Int.J. Для истории техники и технологий
.
86
: 42–55. DOI : 10.1080 / 17581206.2015.1119481 .
De Queiroz, А. С (2014). «Работа машины Вимшерста» .
- Массачусетский технологический институт (2010). «Демонстрация физики Массачусетского технологического института — машина Вимшерста» .
Фон Слатт, Дж (2012). «Машина Джейка Вимшерста и как ее построить! (Часть 1)» .
Bonetti, «Une машины électrostatique, жанр Wimshurst, рубленый secteursдр невидимы» [Электростатический машин типа Wimshurst, без видимых секторов], французский патент №. 232 623 (выпущено 5 сентября 1893 г.). См .: Описание машин и процессов для лекций изобретений ont été pris
… (Описание машин и процессов, на которые получены патенты на изобретения…), 2-я серия, том. 87, часть 2 (1893 г.), раздел: Instruments de précision: Production et transport de l’électricité, стр. 87.
См. Также:
- (Анон.) (14 апреля 1894 г.) «Machines d’induction électrostatique sans secteurs» (Электростатические индукционные машины без секторов), La Nature
  ,
  22
  (1089): 305-306.
С.М. Кинан (август 1897 г.) «Бессекторные машины Уимшерста», American Electrician
,
9
(8): 316-317.
Инструкция по сборке машины Бонетти
Г. Пеллиссье (1891) «Теория машины Вимшурста» (Теория машины Вимшурта), Journal de Physique théoretique et appliquée
, 2-я серия,
10
(1): 414-419. На стр. 418, французский инженер по свету Жорж Пеллиссье описывает то, что, по сути, является машиной Бонетти: «
… la machine de Wimshurst pourrait, en effet, être construite avec des плато de verre unis et des peignes au leu de brosses aux extrémités des diamétraux. L’amorçage. au départ devrait être fait à l’aide d’une source étrangère, placée, par example, en face de A 1 , à l’extérieur.
«(… Машина Вимшерста, по сути, может быть сконструирована из простых стеклянных пластин и с гребнями вместо щеток на концах диаметральных проводников. Первоначальная зарядка может производиться с помощью внешнего источника, расположенного, например, напротив и за пределами [секции] A 1 [стеклянного диска].) Затем Пеллиссье заявляет, что «роль металлических секторов машины Вимшерста, по-видимому, в первую очередь состоит в том, чтобы облегчить ее автоматический запуск и уменьшить влияние атмосферная влажность «.
Ван де Грааф, RJ; Комптон, KT; Ван Атта, LC (февраль 1933 г.). «Электростатическое производство высокого напряжения для ядерных исследований» (PDF) . Физический обзор
. Американское физическое общество.
43
(3): 149–157. Полномочный код : 1933PhRv … 43..149V . DOI : 10.1103 / PhysRev.43.149 . Проверено 31 августа 2015 года .
landartgenerator (13 апреля 2013 г.). «EWICON (Электростатический преобразователь энергии ветра)» . landartgenerator.org
. Проверено 26 февраля 2015 года .
Как долго мы должны ждать безлопастную ветряную мельницу?
Голландский Windwheel 2.0: Herontwerp zonder windenergie?
Голландское ветровое колесо

Электрофорная машина Гольца

Исторический период наиболее активных экспериментальных исследований в области электрических явлений связан с появлением первых электростатических машин, действие которых позволяло получать электрическую энергию благодаря совершению механической работы.

Механическая работа заключалась во вращении определенных частей машины, при котором преодолевались силы притяжения (разноименных) и отталкивания (одноименных) электрических зарядов, присутствовавших на наэлектризованных элементах машины.

Эксперименты с подобными машинами способствовали лучшему пониманию исследователями того времени самой природы электричества и принципов электрических взаимодействий.

Создание первой электростатической машины трения историки приписывают немецкому ученому Отто фон Герике, который в 1650 году впервые создал такое устройство. Это была машина, работа которой основывалась на уже известном тогда явлении электризации тел трением. Однако машины трения обладали значительным недостатком — их работа требовала приложения больших механических усилий.

В отличие от машин трения, созданные позже электрофорные (индукционные) машины были лишены этого недостатка, поскольку для получения электрической энергии им не нужно было прямого контакта электризуемых частей с индуктором (с той частью, которая вызывала электризацию).

Так, первая электрофорная машина, то есть такая электростатическая машина, которая не требовала взаимного трения ее частей для получения электризации, была построена в 1865 году немецким физиком Августом Теплером. Изобретатель придерживался мнения, что именно электрофорные машины позволят эффективно получать электричество за счет преобразования механической энергии.

Примерно в это же время немецкий физик Вильгельм Гольц (нем. Holtz), независимо от Теплера, спроектировал более простую и более эффективную электрофорную машину, которая производила большую разность потенциалов, и даже могла служить источником постоянного тока для осветительных целей. Именно машины Гольца стали первыми электрофорными машинами, которые появились в учебных кабинетах образовательных учреждений.

Главные части машины Гольца — два стеклянных диска и металлические гребенки, предназначенные для снятия заряда. Один из дисков закреплен неподвижно, а другой может вращаться. Диски установлены на общей оси. В одном из музейных экспонатов неподвижный диск имеет диаметр 100 см, тогда как вращающийся диск — 94 см.

Неподвижный диск опирается на эбонитовую пластину и поддерживается в вертикальном положении эбонитовыми же кружками на изолирующих стойках. В неподвижном диске вырезаны окна, на задней стороне которых наклеены неполные бумажные секторы, именуемые оправами.

Оправы оканчиваются бумажными язычками, передние заостренные края которых направлены к подвижному диску и немного изогнуты. Диски, оправы и язычки покрыты гуммилаком (смолистое вещество).

Вдоль горизонтального диаметра подвижного диска, спереди, с каждой из его сторон, установлены латунные гребенки. Эти гребенки соединены с соответствующими латунными кондукторами, на концах которых установлены проводящие шары, через которые проходят латунные стержни, оканчивающиеся с внутренней стороны шариками, с наружной — деревянными (изолирующими) ручками. Стержни можно двигать, отдаляя или сближая шарики.

К кондукторам могут быть присоединены лейденские банки (внутренними обкладками), наружные обкладки которых соединяются между собой проводником. Два латунных столбика спереди машины служат для присоединения проводов, к этим столбикам можно прислонить шарики, просто наклонив кондукторы.

Передний диск приводится во вращение посредством ременной передачи и системы шкивов, соединенных с рукояткой, с помощью которой экспериментатор и приводит данный механизм в движение. Однако, прежде чем начать работу с машиной, необходимо наэлектризовать бумажные секторы (оправы) разноименными зарядами (обозначим их как р+ и р-).

Данные оправы, будучи заряжены, благодаря явлению электростатической индукции, станут воздействовать на вращающийся диск, а диск в свою очередь будет воздействовать на гребенки О и О’.

По мере вращения диска, оправа (в окне F) с зарядом р+ наведет (индуцирует) отрицательный заряд на задней части m вращающегося диска, и заряд такого же знака будет притянут из гребенки О, опять же благодаря явлению электростатической индукции. Часть диска m’ примет отрицательный заряд от гребенки О, а сама гребенка О вместе со своим кондуктором С и шариком r поэтому станут заряжены положительно.

Итак, диск электризовался отрицательно с обеих его сторон (в местах m и m’), а кондуктор на левой стороне машины — положительно. Диск продолжает вращение, и вот, части его поверхности m и m’ подходят к окну F’, расположенному на неподвижном диске справа.

Влияние установленной здесь оправы с отрицательным зарядом p- усиливается поверхностью m’, значит с гребенки О’ в сторону диска будет притянут положительный заряд. Соответственно и кондуктор С’, и шарик r’ зарядятся отрицательно. Поверхность m принимает притянутый с гребенки положительный заряд. Диск продолжает вращение и цикл повторяется.

Электростатические генераторы считаются самыми древними источниками электрического напряжения: Как устроены и работают электростатические генераторы

Передовая наука и устройства [ править ]

Эти генераторы использовались, иногда ненадлежащим образом и с некоторыми противоречиями, для поддержки различных второстепенных научных исследований. В 1911 году Джордж Сэмюэл Пигготт получил патент на компактную двойную машину, заключенную в герметичный бокс, для своих экспериментов по радиотелеграфии и « антигравитации ». Намного позже (в 1960-х) машина, известная как «Testatika», была построена немецким инженером Полем Сюиссом Бауманом и продвинута швейцарским сообществом Methernithans . Testatika — это электромагнитный генератор, основанный на электростатической машине Pidgeon 1898 года, который, как утверждается, производит «бесплатную энергию», доступную непосредственно из окружающей среды.

Электростатический генератор своими руками

Как почистить посудомоечную машину в домашних условиях: советы по чистке

Как это работает — теория

Вращение дисков с металлическими секторами приводит к переносу электрического заряда внутри машины, который хранится в конденсаторах до момента возникновения искры или заряда утечки.

Как вводить символы и знаки на клавиатуре компьютера?!Читайте также:

Нейтрализатор делает следующее: он перетаскивает заряд с одной половинки диска на другую и диск оказывается не просто заряжен, а заряжен избирательно — не по всей плоскости.

Другими словами, диск собирает заряды из воздуха, а нейтрализаторы их перераспределяют. Заряд снимается щеткой, движется по проводнику к противоположной щетке и в тот момент когда напротив сегмента появится сегмент второго диска — перескакивает на него.

Далее этот сегмент подходит к щетке второго нейтрализатора и процесс повторяется, но уже на другом диске. Таким образом происходит кругооборот зарядов между дисками в процессе которого воздух между сегментами ионизируется и разделяется. В результате накачки увеличивается напряжение, кроме того в машинке работает эффект раздвигания обкладок конденсатора, что также способствует увеличению напряжения.

Миниатюрное устройство по созданию таких безвредных молний (но не для микроэлектроники) легко сделать своими руками.

101 идей красиво разложить нарезки для праздничного столаЧитайте также:

Данный электростатический генератор способен генерировать более 20000 Вольт, но малый ток делает его безопасным для использования без специальных мер предосторожности

Характеристики устройства

Высота: около 140 мм
Ширина: приблизительно 120 мм
Питание: 3 В 0,3 А
Статический заряд: 20 кВ
Диаметр диска: 120 мм

Руками тут ничего крутить не нужно (как это было в прототипе позапрошлого века) — всё делают 2 электромотора. достаточно нажать на кнопку включения и подождать некоторое время до накопления заряда на электродах.

Материалы и компоненты

Необходимо будет для монтажа: паяльник и припой, отвертка и плоскогубцы. Два мотора от старых CD плееров и всякая крепёжная мелочёвка.

Генератор работает от двух батареек АА и способен создавать разряды длинной 2 см. Самое сложное тут — 120 мм диски. Их нужно изготовить по такому принципу: взять два лазерных диска от CD или DVD. Сегменты приклеить из алюминиевого скотча (25 секторов). Приклеить диски к моторчикам. Сделать щетки из алюминиевых полосок.

Если всё сделать и настроить как надо, то искра достигнет размеров около 20 мм, а разряд будет пробивать каждые 0,5 сек.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Описание 1.1 Машины трения 1.1.1 История
1.1.2 Фрикционный режим

1.2 Машины влияния

1.2.1 История 1.2.1.1 Станок Гольца

1.2.1.2 Машина Вимшерста

1.2.1.3 Машина Pidgeon

1.3 Современные электростатические генераторы

1.3.1 Ван де Грааф

1.3.2 EWICON

1.3.3 Голландское ветровое колесо

2 Передовая наука и устройства

3 См. Также

4 ссылки

5 Дальнейшее чтение

6 Внешние ссылки

Проект “Сборка электрофорной машины”

Введение

В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений, поэтому мы решили собрать ее самостоятельно.

Электрофорная машина Вильгельма Хольца

Гипотеза. Мы предполагаем, что работающую электрофорную машину можно создать в домашних условиях

Цель работы: Собрать электрофорную машину.

Изучить и проанализировать литературу по истории изобретения электрофорной машины;

Сравнить достоинства и недостатки различных видов электрофорных машин;

Сформулировать принцип работы электрофорной машины;

Собрать электрофорную машину;

Дать рекомендации по сборке электрофорной машины.

Процесс сборки

Виниловые пластинки, 2 шт;

Стеклянные банки 2 шт;

Контакты для крепления проводов;

Болты с гайками;

Резак по бумаге;

Отвертка крестовая и обычная;

Описание сборки машины:

Берем две виниловые пластинки одинакового диаметра, на них будет образовываться статический заряд.

Размечаем пластинку на чётное количество сегментов.

Наклеиваем на каждую сторону пластинки алюминиевые лепестки. Всего понадобилось – 32 штуки

Изготавливаем лейденские банки. С помощью алюминиевого скотча оклеиваем стеклянную банку на две трети корпуса, внутри и снаружи.

С помощью электролобзика и фрейзерной машины выпиливаем основные деревянные детали: подставку, деревянные стойки, шкивы, рукоятку для вращения. С помощью столярного клея, склеиваем детали шкива .

Пилим латунную трубку на сегменты длинной 30 см. Острым гвоздём пробиваем отверстия, в которые в дальнейшем вставим гвозди, играющие роль коллектора. Латунную трубку загибаем в виде подковы. В другие две латунные трубки вставляем в отверстия с двух сторон очищенную от оплетки жилу телефонного кабеля. Они будут выполнять функцию щеток в нейтрализаторе.

Соберем всю конструкцию с помощью болтов диаметром 8 и длинной 120мм. В соответствии с получившимся расстоянием между стойками, закрепим их на подставке с помощбю столярного клея.

Просверлим болты и закрепим в них латунные трубки коллектора с помощью проволоки. Нижнюю часть болта закрепим в крышке лейденской банки гайками, через кузовную шайбу(для устойчивости). Под нижнюю гайку заведем цепь, с длинной достаточной для её устойчивого контакта с дном банки. Установим банки с закрепленными на них коллекторами на алюминиевую полосу и закрепим её клеевым пистолетом так, чтобы подкова коллектора располагалась симметрично относительно дисков. В пробитые отверстия вставим гвозди, с минимальным зазором относительно диска. Для изготовления разрядника потребовались две латунные трубки и шарики оклеенные алюминиевой фольгой, позже в инструментах нашлись две детали в скруглённых конусов которые и заменили шарики. Для ремней шкивов использовали текстильные резинки для волос. Трубки изолировали синей и красной изолентой.

Работа в термодинамике

В термодинамике работа, совершённая газом при расширении, рассчитывается как интеграл давления по объёму:

A1→2=∫V1V2PdV.{displaystyle A_{1rightarrow 2}=int limits _{V_{1}}^{V_{2}}PdV.}

Работа, совершённая над газом, совпадает с этим выражением по абсолютной величине, но противоположна по знаку.

Естественное обобщение этой формулы применимо не только к процессам, где давление есть однозначная функция объёма, но и к любому процессу (изображаемому любой кривой в плоскости PV ), в частности, к циклическим процессам.
В принципе, формула применима не только к газу, но и к чему угодно, способному оказывать давление (надо только чтобы давление в сосуде было всюду одинаковым, что неявно подразумевается в формуле).

Эта формула прямо связана с механической работой. Действительно, попробуем написать механическую работу при расширении сосуда, учитывая, что сила давления газа будет направлена перпендикулярно каждой элементарной площадке, равна произведению давления P

на площадьdS площадки, и тогда работа, совершаемая газом для смещенияh одной такой элементарной площадки будет dA=PdSh.{displaystyle dA=PdSh.} Видно, что это и есть произведение давления на приращение объёма вблизи данной элементарной площадкой. А просуммировав по всем dS

, получим конечный результат, где будет уже полное приращение объёма, как и в главной формуле раздела.

Соседи делают ремонт

Все ремонтные работы, являются отдельной темой. Проводя работы с использованием дрели человек честно думает, что ничего плохого он не делает, так как время рабочее, а значит и закон не нарушается.

Но в некоторых случаях такого рода шум может потревожить и старушку, у которой разыгралась мигрень и разбудить маленького ребенка. В таком случае пожаловаться нельзя, так как закон на самом деле не нарушен.

Если человек воспитанный, то вы самостоятельно можете решить вопрос о времени проведения им самых шумных ремонтных работ, что даст возможность на этот период времени пойти с ребенком гулять или же не ложиться спать в данное время, а попросту его перенести.