Elektrofoormasin töötab pideva elektrienergia allikana. Seda seadet kasutatakse sageli abiseadmena erinevate elektriliste nähtuste ja efektide demonstreerimiseks. Aga mis on selle disain ja omadused?
Natuke leiutamise ajalugu
Elektrofoormasina töötas välja 1865. aastal saksa füüsik August Tepler. Kummalisel kombel leiutas üsna iseseisv alt teine eksperimenta alteadlane Wilhelm Goltz sarnase disaini, kuid veelgi täiuslikuma, kuna tema aparaat võimaldas saada suuri potentsiaalseid erinevusi ja võis olla alalisvoolu allikas. Lisaks oli Goltsevi masin palju lihtsama disainiga. 19. sajandi lõpus täiustas inglise eksperimenteerija elektri ja mehaanika alal James Wimshurst seadet. Ja tänapäevani kasutatakse elektrodünaamiliste katsete demonstreerimiseks just tema versiooni (ehkki veidi kaasaegsemat), kuna see suudab luua tohutuid erinevusi.potentsiaalid kollektsionääride vahel. Elektrofoormasinat täiustas juba 20. sajandi neljakümnendatel aastatel teadlane nimega Ioffe, kes töötas välja uut tüüpi elektrostaatilised generaatorid röntgeniseadme toiteks. Kuigi Wimshursti masinat ei kasutata praegu otseseks ülesandeks elektrienergia tootmiseks, on see ajalooline eksponaat, mis illustreerib inseneriteaduse ning teaduse ja tehnoloogia arengu ajalugu.
Elektrofoormasina disain
See seade koosneb kahest kettast, mis pöörlevad üksteise poole. Elektrofoormasina töö seisneb just sellise kahekordse vastastikuse pöörlemise teostamises. Ketastel on üksteisest eraldatud juhtivad segmendid. Mõlema ketta külgede katte abil moodustatakse kondensaatorid. Seetõttu nimetatakse elektrofoormasinat mõnikord ka kondensaatormasinaks. Ketastel on neutralisaatorid, mis suunavad laengud ketaste vastaselementidelt harjade abil maapinnale. Kollektsionäärid on vasakul ja paremal. Nendele saabuvad kammide poolt taga- ja eesmistelt ketastelt saadud signaalid.
Mis on Leideni pangad?
Paljudel juhtudel kogunevad laengud kondensaatoritele. Neid nimetatakse Leideni pankadeks. Pärast seda on võimalik palju tugevamaid heiteid ja sädemeid taastoota. Iga kondensaatori sisemised plaadid ühendatakse juhtmetega eraldi. Pintslid, mis puudutavadketaste sektorid on kombineeritud Leideni purkide sisevoodriga. Kogu konstruktsioon on praegu paigaldatud plastikraamidele. Koos Leydeni purkidega kinnitatakse masina osad puidust alusele. Disaini selgust arvestades saab oma kätega elektroforimasinat teha üsna lihts alt. Isegi inimene, kellel pole tehnilist eriharidust, saab selle kokku panna ja oma rõõmuks kasutada.
Mis on elektrofoormasina alus?
Kasutades mõlema ketta vastastikust pingutust – see on selle seadme põhiprintsiip. Potentsiaalse erinevuse ning seejärel tühjenemise ja sädemete mõju saavutatakse sektorite õige paigutusega. Muidugi on arendusi, mis kasutavad tühje kettaid, kuid need ei anna sarnast efektiivsust. Selliseid kujundusi kasutatakse sageli väikestes haridusasutustes. Sellise seadme kui elektroforiseadme ketaste vaheline kaugus mängib üliolulist rolli ja sellel on oluline mõju kondensaatorite nõutava pinge saavutamisele.
Mis on masina tööpõhimõte?
Elektroforimasin on pärast selle leiutamist (ja see on XVIII sajandi algus) läbi teinud palju muudatusi. Aga põhiidee jääb alles. Masina konstruktsiooni aluseks on liimitud plaatidega kettad (metallribad). Rakendades rihmülekande abil teatud mehaanilist jõudu, saab neid pöörata erinevates suundades, üksteise vastas. Ühe kaanelketas laetakse positiivselt. See meelitab endasse teise (negatiivse) laengu. Positiivne läheb harjadega läbi juhi (neutralisaator), mis puudutab vastasvoodrit. Ketasid keerates saame algsetele sarnased laengud. Kuid need mõjutavad juba teisi vooderdusi. Arvestades, et kettad pöörlevad vastassuundades, voolavad laengud kollektoritesse. Sellises demonstratsiooniseadmes nagu elektrofori masin põhineb tööpõhimõte just sellel hetkel. Mõlema ketta pintslitel, mis ei puuduta nende pinda ja asuvad servades, muutuvad laengud ühel hetkel nii tohutuks, et õhuruumis tekib rike ja elektrisäde libiseb. Seetõttu saab kollektorite külge kinnitada erineva võimsusega lisakondensaatoreid, mis annavad tühjenemise mõjule suurema ilu.
