เครื่องอิเล็กโทรโฟเรติคของ Goltz

ช่วงเวลาทางประวัติศาสตร์ของการวิจัยเชิงทดลองที่กระตือรือร้นที่สุดในด้านปรากฏการณ์ทางไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กับการปรากฏตัวของปรากฏการณ์แรก เครื่องไฟฟ้าสถิตซึ่งการกระทำทำให้สามารถรับพลังงานไฟฟ้าได้เนื่องจากการทำงานของกลไก

งานทางกลประกอบด้วยการหมุนของชิ้นส่วนบางส่วนของเครื่องซึ่งแรงดึงดูด (ตรงข้าม) และประจุไฟฟ้าแรงผลัก (ชื่อเดียวกัน) ซึ่งมีอยู่ในองค์ประกอบไฟฟ้าของเครื่องถูกเอาชนะ

การทดลองกับเครื่องจักรดังกล่าวช่วยให้นักวิจัยเข้าใจถึงธรรมชาติของไฟฟ้าและหลักการปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าได้ดีขึ้นในช่วงเวลานั้น

การสร้างเครื่องเสียดสีไฟฟ้าสถิตเครื่องแรก นักประวัติศาสตร์กล่าวถึงนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ออตโต ฟอน เกริเคซึ่งในปี 1650 ได้สร้างอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นครั้งแรก มันเป็นเครื่องจักรที่ทำงานบนพื้นฐานของปรากฏการณ์ที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าของร่างกายผ่านแรงเสียดทาน อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรที่มีแรงเสียดทานมีข้อเสียเปรียบอย่างมาก นั่นคือ การทำงานต้องใช้แรงเชิงกลขนาดใหญ่

ไม่เหมือนกับเครื่องจักรแรงเสียดทานที่สร้างขึ้นในภายหลัง เครื่องไฟฟ้า (เหนี่ยวนำ) ปราศจากข้อเสียนี้เนื่องจากเพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าพวกเขาไม่จำเป็นต้องสัมผัสโดยตรงกับชิ้นส่วนที่ถูกไฟฟ้าด้วยตัวเหนี่ยวนำ (กับส่วนที่ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า)

ดังนั้น เครื่องอิเล็กโทรฟอริกเครื่องแรก ซึ่งก็คือเครื่องไฟฟ้าสถิตที่ไม่ต้องการแรงเสียดทานซึ่งกันและกันของชิ้นส่วนเพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้า จึงถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2408 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ออกัส เทปเลอร์… ผู้ประดิษฐ์มีความเห็นว่ามันเป็นเครื่องจักรอิเล็กโตรโฟเรติกที่จะช่วยให้การผลิตไฟฟ้ามีประสิทธิภาพผ่านการแปลงพลังงานกล

ในขณะนั้น นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Wilhelm Goltz (เยอรมัน โฮลทซ์)ซึ่งเป็นอิสระจาก Toepler ได้ออกแบบเครื่องอิเล็กโทรโฟเรติคที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งสร้างความต่างศักย์ได้มากและสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้ากระแสตรงได้ เครื่องของ Goltz กลายเป็นเครื่องอิเล็กโทรโฟเรติคเครื่องแรกที่ปรากฏในห้องเรียนของสถาบันการศึกษา

ชิ้นส่วนหลักของเครื่อง Goltz — แผ่นกระจกสองแผ่นและหวีโลหะที่ออกแบบมาเพื่อขจัดประจุไฟฟ้า แผ่นดิสก์แผ่นหนึ่งอยู่กับที่และอีกแผ่นหนึ่งสามารถหมุนได้ ดิสก์ถูกติดตั้งบนแกนทั่วไป หนึ่งในนิทรรศการของพิพิธภัณฑ์ จานหมุนมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ซม. ในขณะที่จานหมุนมีขนาด 94 ซม.

ดิสก์แบบอยู่กับที่วางอยู่บนแผ่นเอโบไนต์และรองรับในแนวตั้งโดยวงกลมเอโบไนต์บนแท่นวางฉนวน Windows ถูกตัดออกบนดิสก์แบบอยู่กับที่ซึ่งส่วนกระดาษที่ไม่สมบูรณ์เรียกว่าเฟรมติดอยู่ที่ด้านหลัง

ปลายขอบของกรอบเป็นลิ้นกระดาษ ขอบแหลมด้านบนซึ่งชี้ไปทางแผ่นดิสก์แบบเคลื่อนย้ายได้และโค้งเล็กน้อยจาน เฟรม และลิ้นเคลือบด้วยกัมมิแลค (สารเรซิน)

หวีทองเหลืองติดตั้งอยู่ตามเส้นผ่านศูนย์กลางแนวนอนของดิสก์ที่เคลื่อนย้ายได้ที่ด้านหน้าแต่ละด้าน หวีเหล่านี้เชื่อมต่อกับลวดทองเหลืองที่สอดคล้องกันที่ปลายเป็นลูกนำไฟฟ้าซึ่งผ่านแท่งทองเหลืองซึ่งลงท้ายด้วยลูกบอลด้านในโดยมีด้ามจับไม้ (ฉนวน) อยู่ด้านนอก สามารถย้ายไม้ได้โดยการย้ายลูกบอลออกจากกันหรือเข้าใกล้

ขวด Leyden (ที่มีแผ่นด้านใน) สามารถเชื่อมต่อกับตัวนำที่มีแผ่นด้านนอกเชื่อมต่อกันด้วยสายไฟ เสาทองเหลืองสองอันที่ด้านหน้าของตัวเครื่องใช้สำหรับเชื่อมต่อสายไฟ ลูกบอลสามารถพิงเสาเหล่านี้ได้เพียงแค่เอียงสายไฟ

แผ่นดิสก์ด้านหน้าถูกตั้งค่าให้หมุนโดยใช้สายพานและระบบลูกกลิ้งที่เชื่อมต่อกับด้ามจับซึ่งผู้ทดลองสั่งงานกลไกนี้ อย่างไรก็ตามก่อนที่จะเริ่มทำงานกับเครื่องจำเป็นต้องทำให้ส่วนกระดาษ (เฟรม) เป็นไฟฟ้าด้วยประจุที่ตรงกันข้าม (เราจะระบุว่าเป็น p + และ p-)

เฟรมเหล่านี้ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเนื่องจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต จะทำหน้าที่กับจานหมุน และจานหมุนก็จะทำหน้าที่กับหวี O และ O'

เมื่อดิสก์หมุนเฟรม (ในหน้าต่าง F) ที่มีประจุ p + จะทำให้เกิดประจุลบที่ด้านหลังของดิสก์หมุน m และประจุของเครื่องหมายเดียวกันจะถูกดึงดูดไปที่สันเขา O เนื่องจาก ต่อปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต ส่วนหนึ่งของดิสก์ m 'จะได้รับประจุลบจากหวี O และหวี O เองพร้อมกับตัวนำ C และลูกบอล r จะถูกประจุบวก

ดังนั้น ดิสก์จึงถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในทางลบทั้งสองด้าน (ที่ตำแหน่ง m และ m') และสายไฟทางด้านซ้ายของรถเป็นขั้วบวก ดิสก์ยังคงหมุนต่อไป และตอนนี้บางส่วนของพื้นผิว m และ m 'ไปถึงหน้าต่าง F' ซึ่งอยู่บนดิสก์ที่อยู่นิ่งทางด้านขวา

อิทธิพลของชั้นวางที่มีประจุลบ p ติดตั้งที่นี่ถูกขยายโดยพื้นผิว m ' ซึ่งหมายความว่าประจุบวกจะถูกดึงดูดจากสัน O' ไปยังดิสก์ ดังนั้น ทั้งลวด C' และลูกบอล r' จะมีประจุเป็นลบ พื้นผิว m ได้รับประจุบวกที่ดึงดูดโดยสันเขา แผ่นดิสก์ยังคงหมุนและวนซ้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตถือเป็นแหล่งแรงดันไฟฟ้าที่เก่าแก่ที่สุด: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตทำงานและทำงานอย่างไร