Máy phát điện Wimshurst hay máy điện di là một thiết bị tĩnh điện cảm ứng được thiết kế như một nguồn năng lượng điện liên tục. Trong thế kỷ 21, nó được sử dụng như một kỹ thuật phụ trợ để biểu diễn các thí nghiệm vật lý liên quan đến các hiệu ứng và hiện tượng điện khác nhau.
Nội dung
Một chút lịch sử của phát minh
Năm 1865, nhà vật lý thực nghiệm người Đức, August Tepler, đã phát triển những bản vẽ cuối cùng của cỗ máy điện di. Đồng thời, phát hiện độc lập thứ hai về một đơn vị như vậy đã được thực hiện bởi nhà khoa học người Đức Wilhelm Holz. Sự khác biệt chính của thiết bị là khả năng thu được công suất lớn hơn và chênh lệch tiềm năng. Holtz được coi là người tạo ra nguồn dòng điện một chiều.
Thiết kế ban đầu đơn giản của máy điện di đã được cải tiến vào năm 1883 bởi James Wimshurst người Anh.Việc sửa đổi nó được sử dụng trong tất cả các phòng thí nghiệm vật lý để thể hiện trực quan các thí nghiệm.
Thiết kế của máy điện di
2 đĩa đồng trục quay ngược nhau, trong khi mang tụ điện đơn giản nhất từ các lĩnh vực nhôm. Do các quá trình ngẫu nhiên, tại thời điểm chính, một điện tích được hình thành trên vị trí của một trong các phân đoạn. Hiện tượng xảy ra do quá trình ma sát với không khí. Do tính đối xứng của thiết kế, không thể đoán trước được dấu hiệu cuối cùng.
Thiết kế sử dụng 2 lọ Leyden. Họ tạo ra một hệ thống duy nhất từ các tụ điện mắc nối tiếp. Điều này có tác dụng tăng gấp đôi yêu cầu điện áp hoạt động trong mỗi bể. Cần phải chọn các xếp hạng giống nhau, đây là chìa khóa để phân bố đồng đều điện áp hoạt động.
Bộ trung hòa cảm ứng được thiết kế để giảm điện áp. Toàn bộ cấu trúc giống như một chiếc lược kim loại lơ lửng ở một khoảng cách nào đó phía trên đĩa. Cả hai đĩa có dấu hiệu bề mặt ngoài tương đương nhau đều đến điểm loại bỏ điện tích. Các chất trung hòa được ghép nối. Sau khi dỡ hàng, phí của các phân đoạn được giảm đáng kể. Trong các thiết kế bổ sung, bàn chải dễ dàng tiếp xúc với mép đĩa.
Người vận hành, sử dụng sức mạnh của ổ điện hoặc tay của chính mình, buộc các phần tử đẩy của hệ thống lại với nhau. Các khoản phí tương tác với nhau cố gắng giảm xuống càng xa càng tốt. Quá trình này góp phần làm tăng mạnh mật độ điện tích bề mặt tại tất cả các điểm loại bỏ.
Điện được thu thập trong bình Leiden từ đỉnh của các chất trung hòa. Có một sự gia tăng nhanh chóng của điện áp.Khe hở tia lửa điện gắn vào 2 điện cực giúp tránh hỏng hóc hệ thống. Có thể thu được một vòng cung có cường độ khác nhau bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa chúng. Có một mối quan hệ: cường độ trường giữa 2 khoảng trống tia lửa càng mạnh, thì hiệu ứng nhiễu đi kèm với quá trình làm rỗng bình Leiden càng nhiều.
Các phân đoạn vẫn trống sau điểm loại bỏ phí. Ở hạ lưu, các bộ cân bằng hoặc trung hòa điện thế được lắp đặt theo nguyên lý hoạt động. Mỗi mặt đối diện của đĩa đã được cung cấp điện tích cho các bàn chải khác nhau. Tại thời điểm đi qua điểm đón và sau đó, các biển báo phí còn lại là khác nhau.
Một đoạn dây đồng dày với chổi của dây mỏng nhất bay lơ lửng ở độ cao thấp hoặc các đoạn cọ xát góp phần đóng lại các mặt đối lập này. Kết quả - điện tích trên cả hai đoạn đều bằng 0, tất cả năng lượng được biến đổi theo định luật Joule-Lenz thành nhiệt sinh ra trên lõi đồng dày.
Các ngân hàng của Leiden là gì
Tụ điện đầu tiên do nhà khoa học Hà Lan Pieter van Muschenbroek tạo ra là một cái lọ Leyden. Tụ điện được phát minh có dạng hình trụ với cổ rộng hoặc trung bình với các đường kính khác nhau. Bình Leyden được làm bằng thủy tinh. Từ bên trong và bên ngoài nó được dán lên bằng thiếc tấm đặc biệt. Sản phẩm được đậy bằng nắp gỗ. Chức năng chính của sáng chế là tích tụ và lưu trữ các điện tích lớn.
Việc tạo ra một ngân hàng như vậy được kích thích bởi một nghiên cứu rộng rãi về điện, tốc độ chung của sự phân bố của nó, cũng như các đặc tính dẫn điện của các vật liệu khác nhau. Nhờ cô ấy, lần đầu tiên người ta có thể sản xuất ra tia lửa điện một cách nhân tạo.Giờ đây, lon Leiden chỉ được sử dụng như một phần không thể thiếu của máy điện di.
Nguyên lý làm việc của máy điện di là gì
Từ sức mạnh của người điều hành, năng lượng được lấy để thay đổi các dấu hiệu. Đã có giữa bộ cân bằng và bàn chải, các đĩa chuyển động với lực đẩy lẫn nhau về phía nhau. Số vòng quay mỗi phút đóng một vai trò quan trọng. Tăng mật độ điện tích. Điện tích mạnh nhất của các đĩa đối nhau đẩy các chất cặn qua chiều dài của dây đồng. Từ điều này dẫn đến năng lượng đủ để thay đổi dấu hiệu.
Bằng cách tăng mật độ bề mặt, điện tích được loại bỏ khỏi thiết bị. Tại một điểm duy nhất, năng lượng dự trữ được thực hiện ở ngân hàng Leiden, một nơi khác phục vụ cho việc thay đổi dấu hiệu. Các chất trung hòa cảm ứng thực tế không có sự khác biệt. Cả hai đều thực hiện một chức năng chung là trung hòa năng lượng. Đề án chung:
- Có 2 loại tụ điện trong thiết kế: tụ điện Leiden nơi tích tụ điện tích và sự kết hợp của một phân đoạn của cả hai đĩa với chất điện môi và lớp lót bằng nhôm.
- Có 2 loại chất trung hòa làm giảm điện tích của các đoạn nhôm. Đầu tiên được sử dụng để thay đổi dấu hiệu hoặc phân cực, thứ hai để sạc bình Leyden.
Tất cả năng lượng không đến từ ma sát của nhôm và đồng hoặc sự nhiễm điện của không khí. Nó được tạo ra bằng cách lấp đầy cưỡng bức các tụ điện bằng lực xoắn của đĩa. Tất cả các quá trình được thực hiện do mật độ điện tích bề mặt tại các điểm loại bỏ tăng mạnh.
Ứng dụng của máy điện di
Từ những năm 70. máy Wimshurst không được sử dụng để sản xuất trực tiếp năng lượng điện.Ngày nay nó hoạt động như một triển lãm lịch sử minh họa lịch sử hình thành và phát triển của tiến bộ khoa học công nghệ và kỹ thuật. Một cuộc biểu diễn trong phòng thí nghiệm, trong đó một máy điện dọc được tạo ra, cho thấy các hiện tượng và tác dụng khác nhau của điện.
Có thể chấp nhận sử dụng chất trung hòa cảm ứng, loại bỏ điện tích từ chất điện môi lỏng, chẳng hạn như dầu. Rất nguy hiểm nếu để tia lửa trong không khí trong bất kỳ hoạt động sản xuất nào, nó có thể dẫn đến hậu quả tai hại, khói và thậm chí là nổ.
Lịch sử của những khám phá và nghiên cứu trong lĩnh vực điện có liên quan mật thiết đến việc sử dụng các cấu trúc và thiết bị khác nhau để thu được điện tích. Máy điện cực đóng vai trò của nó trong nghiên cứu khoa học, hoạt động của nó dựa trên sự kích thích của dòng điện do cảm ứng.
Các bài tương tự:
