Electrophorus - Electrophorus
Electrophorus nebo electrophore je jednoduché manuální kapacitní elektrostatický generátor k výrobě elektrostatický náboj prostřednictvím procesu elektrostatického indukce . Jeho první verzi vynalezl v roce 1762 švédský profesor Johan Carl Wilcke . Italský vědec Alessandro Volta zařízení v roce 1775 vylepšil a zpopularizoval a někdy je chybně připsán za jeho vynález. Slovo elektroforus vymyslela Volta z řeckého ήλεκτρον („elektron“) a ϕέρω („phero“), což znamená „nositel elektřiny“.
Popis a provoz
Elektrofor se skládá z dielektrické desky (původně „koláč“ z pryskyřičného materiálu, jako je smola nebo vosk (v moderních verzích se používá plast) a kovové desky s izolační rukojetí. Dielektrická deska se nejprve nabije prostřednictvím triboelektrického efektu třením pro tuto diskusi si představte, že dielektrikum získává záporný náboj třením, jako na obrázku níže. Kovová deska je poté umístěna na dielektrickou desku. Dielektrikum nepřenáší významnou část svého povrchového náboje na kov, protože mikroskopický kontakt je špatný. Místo toho elektrostatické pole nabitého dielektrika způsobí oddělení nábojů v kovové desce. Vyvíjí dvě oblasti náboje - kladné náboje v desce jsou přitahovány stranou směřující dolů k dielektriku, nabíjí se kladně, zatímco záporné náboje jsou odpuzovány na stranu směřující nahoru a nabíjejí se záporně, přičemž deska zůstává elektricky neutrální ole. Poté je strana směřující nahoru na okamžik uzemněna (což lze provést dotykem prstu), čímž se vybije negativní náboj. Nakonec se kovová deska, která nyní nese pouze jednu známku náboje (v našem případě kladná), zvedne.
Vzhledem k tomu, že se při tomto procesu náboj na dielektriku nevyčerpá, lze náboj na kovové desce použít pro experimenty, například tak, že se jej dotknete kovových vodičů, které umožní vybití náboje, a nenabitou kovovou desku lze umístit zpět na dielektrikum a postup se opakují, aby se získal další náboj. To lze opakovat tak často, jak je to žádoucí, takže v zásadě lze z jediného náboje na dielektriku získat neomezené množství indukovaného náboje. Z tohoto důvodu jej Volta nazýval elettroforo perpetuo (věčný nositel elektřiny). Při skutečném použití náboj na dielektriku nakonec (maximálně během několika dnů) unikne povrchem koláče nebo atmosféry, aby se rekombinoval s opačnými náboji kolem, aby se obnovila neutralita.
Jeden z největších příkladů elektroforu postavil v roce 1777 německý vědec Georg Christoph Lichtenberg . Mělo 6 stop (2 m) v průměru, s kovovou deskou zvednutou a spuštěnou pomocí kladkového systému. Údajně by to mohlo produkovat 15 palců (38 cm) jiskry. Lichtenberg použil své výboje k vytvoření podivných stromových značek známých jako Lichtenbergovy figury .
Zdroj náboje
Náboj ve vesmíru je zachován. Elektrofor jednoduše odděluje kladné a záporné náboje. Kladný nebo záporný náboj končí na kovové desce (nebo jiném ukládacím vodiči) a opačný náboj je po uzemnění uložen v jiném objektu (v zemi nebo v dotyku s kovovou deskou). Toto oddělení vyžaduje práci, protože stav nejnižší energie znamená nenabité objekty. Práce se provádí zvednutím nabité kovové desky mimo opačně nabitou pryskyřičnou desku. Tato dodatečná energie vložená do systému je přeměněna na potenciální energii ve formě oddělení náboje (opačné náboje, které byly původně na desce), takže zvednutí kovové desky ve skutečnosti zvyšuje její napětí vzhledem k dielektrické desce.
Elektrofor je tedy vlastně ručně ovládaný elektrostatický generátor , využívající stejný princip elektrostatické indukce jako elektrostatické stroje jako Wimshurstův stroj a Van de Graaffův generátor .
Viz také
Poznámky
Reference
- Pancaldi, Giuliano (2003). Volta, věda a kultura ve věku osvícení . Princeton University Press. ISBN 0-691-12226-1., s. 73–105 Voltův „vynález“ elektroforu
- Jones, Thomas B. (červenec 2007). „Elektrofor a příslušenství“ . Web Thomas B. Jones . University of Rochester . Citováno 27. prosince 2007 .
- Schiffer, Michael Brian (2003). Nakreslete Lightning Down: Benjamin Franklin a elektrická technologie ve věku osvícení . University of California Press. ISBN 0-520-23802-8. s. 55–57. Místo elektroforu v historii elektrostatiky, i když autor nezmiňuje Wilckův přínos.
- Fleming, John Ambrose (1911). . V Chisholmu, Hugh (ed.). Encyklopedie Britannica . 09 (11. vydání). Cambridge University Press. p. 237.