Wimshurst jeneratörü veya elektrofor makinesi, sürekli bir elektrik enerjisi kaynağı olarak tasarlanmış bir endüksiyon elektrostatik cihazdır. 21. yüzyılda, çeşitli elektriksel etkiler ve olaylarla ilgili fiziksel deneyleri göstermek için yardımcı bir teknik olarak kullanılmaktadır.
İçerik
Buluşun tarihi hakkında biraz
1865'te Almanya'dan deneysel fizikçi August Tepler, elektrofor makinesinin son çizimlerini geliştirdi. Aynı zamanda, böyle bir birimin ikinci bağımsız keşfi Alman bilim adamı Wilhelm Holz tarafından yapıldı. Cihazın temel farkı, daha fazla güç ve potansiyel farkı elde etme yeteneğiydi. Holtz, bir doğrudan elektrik akımı kaynağının yaratıcısı olarak kabul edilir.
Elektrofor makinesinin basit ilk tasarımı 1883'te İngiltere'den James Wimshurst tarafından geliştirildi.Modifikasyonu, deneylerin görsel bir gösterimi için tüm fiziksel laboratuvarlarda kullanılır.
Elektrofor makinesinin tasarımı
2 koaksiyel disk, alüminyum sektörlerinden en basit kapasitörleri taşırken birbirine karşı döner. Rastgele süreçler nedeniyle, birincil anda, bölümlerden birinin yerinde bir yük oluşur. Bu fenomen, havaya karşı sürtünme sürecinden kaynaklanır. Tasarımın simetrisi nedeniyle, nihai işareti önceden tahmin etmek imkansızdır.
Tasarımda 2 adet Leyden kavanoz kullanılmıştır. Seri bağlı kapasitörlerden tek bir sistem oluştururlar. Bu, her tankta çalışma voltajı gereksinimlerinin iki katına çıkarılması etkisine sahiptir. Aynı değerleri seçmek gerekir, bu, çalışma voltajının düzgün dağılımının anahtarıdır.
Endüktif nötrleştiriciler gerilimi azaltmak için tasarlanmıştır. Tüm yapı, diskin üzerinde belirli bir mesafede uçan metal bir tarağı andırıyor. Dış yüzeyin eşdeğer işaretlerine sahip her iki disk de yük kaldırma noktasına gelir. Nötrleştiriciler eşleştirildi. Boşaltmadan sonra, segmentlerin yükü büyük ölçüde azalır. Ek tasarımlarda fırça, diskin kenarı ile kolayca temas eder.
Operatör, elektrikli tahrikin gücünü veya kendi elini kullanarak, sistemin itici unsurlarını zorla bir araya getirir. Birbirleriyle etkileşime giren yükler, mümkün olduğu kadar sakinleşmeye çalışır. İşlem, tüm çıkarma noktalarında yüzey yük yoğunluğunda keskin bir artışa katkıda bulunur.
Leiden kavanozlarında, nötrleştiricilerin tepelerinden elektrik toplanır. Voltajda hızlı bir artış var.2 elektrota bağlı bir kıvılcım aralığı, sistemin arızalanmasını önlemeye yardımcı olur. Aralarındaki mesafeyi ayarlayarak farklı güçte bir yay elde etmek mümkündür. Bir ilişki vardır: 2 kıvılcım aralığı arasındaki alan gücü ne kadar güçlüyse, Leiden kavanozlarını boşaltma işlemine o kadar gürültülü etki eşlik eder.
Segmentler, yük kaldırma noktasından sonra boş kalır. Aşağı yönde, potansiyel dengeleyiciler veya nötrleştiriciler, çalışma prensibine göre kurulur. Diskin her bir karşı tarafı zaten farklı fırçalara yük vermiştir. Alış noktasından geçiş anında ve sonrasında kalan şarj işaretleri farklıdır.
Kalın bir bakır tel parçası, en ince tellerin fırçaları düşük bir yükseklikte geziniyor veya sürtünme segmentleri bu zıtlıkların kapanmasına katkıda bulunuyor. Sonuç - her iki segmentteki yükler sıfıra eşittir, tüm enerji Joule-Lenz yasasına göre kalınlaştırılmış bakır çekirdekte üretilen ısıya dönüştürülür.
Leiden bankaları nelerdir
Hollandalı bilim adamları Pieter van Muschenbroek tarafından oluşturulan ilk elektrik kondansatörü bir Leyden kavanozuydu. İcat edilen kapasitör, farklı çaplarda geniş veya orta boyunlu bir silindir şeklindedir. Leyden kavanozu camdan yapılmıştır. İçten ve dıştan özel sac ile yapıştırılır. Ürün ahşap kapaklıdır. Buluşun ana işlevi, büyük yüklerin birikmesi ve depolanmasıdır.
Böyle bir bankanın oluşturulması, geniş bir elektrik çalışması, dağıtımının genel hızı ve çeşitli malzemelerin elektriksel iletkenlik özellikleri ile teşvik edildi. Onun sayesinde ilk kez yapay olarak bir elektrik kıvılcımı üretmek mümkün oldu.Artık Leiden kutuları sadece elektrofor makinelerinin ayrılmaz bir parçası olarak kullanılıyor.
Elektrofor makinesinin çalışma prensibi nedir?
Operatörün gücünden, işaretleri değiştirmek için enerji alınır. Zaten dengeleyiciler ve fırçalar arasında, diskler karşılıklı itme ile birbirlerine doğru hareket eder. Dakikadaki devir sayısı bir rol oynar. Artan yük yoğunluğu. Karşıt disklerin en güçlü yükü, artıkları bakır tel uzunlukları boyunca iter. Bundan işareti değiştirmek için yeterli enerji gelir.
Yüzey yoğunluğunun arttırılması ile yük cihazdan uzaklaştırılır. Tek bir noktada, Leiden bankasında enerji rezervleri yapılır, başka bir yer işareti değiştirmeye hizmet eder. İndüksiyon nötrleştiricilerin pratikte hiçbir farkı yoktur. Her ikisi de enerjiyi nötralize etmenin ortak bir işlevini yerine getirir. Genel şema:
- Tasarımda 2 tip kapasitör vardır: yükün biriktiği Leiden bankaları ve her iki diskin bir dielektrik ve alüminyum astarlı bir kombinasyonu.
- Alüminyum segmentlerin yükünü azaltan 2 tip nötrleştirici vardır. Birincisi işareti veya polarizasyonu değiştirmek için, ikincisi Leyden kavanozunu şarj etmek için kullanılır.
Tüm enerji, alüminyum ve bakırın sürtünmesinden veya havanın elektriklenmesinden gelmez. Kondansatörlerin diskin burulma kuvveti ile zorla doldurulmasıyla oluşturulur. Tüm işlemler, çıkarma noktalarında yüzey yük yoğunluğunun keskin bir şekilde artması nedeniyle gerçekleştirilir.
Elektrofor Makinesi Uygulaması
70'lerden. Wimshurst makinesi, elektrik enerjisinin doğrudan üretimi için kullanılmaz.Bugün, bilimsel ve teknolojik ilerleme ve mühendisliğin ortaya çıkışı ve gelişiminin tarihini gösteren tarihi bir sergi görevi görüyor. Bir elektrofor makinesinin oluşturulduğu bir laboratuvar gösterimi, elektriğin çeşitli olaylarını ve etkilerini gösterir.
Yağ gibi sıvı dielektriklerden yükleri kaldıran indüksiyon nötrleştiricilerin kullanılması kabul edilebilir. Herhangi bir üretimde havada kıvılcım çıkması tehlikelidir, feci sonuçlara, dumana ve hatta patlamaya neden olabilir.
Elektrik alanındaki keşiflerin ve araştırmaların tarihi, elektrik yüklerini elde etmek için çeşitli yapı ve cihazların kullanımıyla yakından ilgilidir. Elektrofor makinesi, eylemi indüksiyon nedeniyle elektriğin uyarılmasına dayanan bilimsel araştırmalarda rolünü oynadı.
Benzer makaleler:
