آلة جولتز الكهربي

ترتبط الفترة التاريخية لأكثر الأبحاث التجريبية نشاطًا في مجال الظواهر الكهربائية بظهور الأول الآلات الكهروستاتيكية، التي جعل عملها من الممكن الحصول على الطاقة الكهربائية بسبب أداء الأعمال الميكانيكية.

يتألف العمل الميكانيكي من دوران أجزاء معينة من الماكينة ، حيث تم التغلب على قوى الجذب (المعاكسة) والتنافر (التي تحمل الاسم نفسه) الشحنات الكهربائية ، والتي كانت موجودة على العناصر المكهربة في الماكينة.

ساهمت التجارب مع مثل هذه الآلات في فهم الباحثين بشكل أفضل في ذلك الوقت لطبيعة الكهرباء ومبادئ التفاعلات الكهربائية.

إنشاء أول آلة إحتكاك إلكتروستاتيكي المؤرخون ينسبون إلى العالم الألماني أوتو فون جريكه، الذي أنشأ في عام 1650 مثل هذا الجهاز لأول مرة. لقد كانت آلة استند عملها على الظاهرة المعروفة آنذاك وهي كهربة الأجساد من خلال الاحتكاك. ومع ذلك ، فإن آلات الاحتكاك لها عيب كبير - يتطلب تشغيلها تطبيق قوى ميكانيكية كبيرة.

على عكس آلات الاحتكاك التي تم إنشاؤها لاحقًا آلات الحث الكهربائي تم حرمانهم من هذا العيب ، لأنهم من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية لا يحتاجون إلى اتصال مباشر للأجزاء المكهربة بالمحث (مع الجزء الذي تسبب في الكهربة).

لذلك ، تم بناء أول آلة كهربائية ، أي آلة كهروستاتيكية لا تتطلب احتكاكًا متبادلًا بأجزائها للحصول على الكهرباء ، في عام 1865 من قبل فيزيائي ألماني أغسطس تبلر... كان رأي المخترع أن الآلات الكهربائية هي التي من شأنها أن تمكن من إنتاج الكهرباء بكفاءة من خلال تحويل الطاقة الميكانيكية.

في ذلك الوقت ، كان فيزيائيًا ألمانيًا فيلهلم جولتز (جيرمان هولتز)بشكل مستقل عن Toepler ، صمم آلة كهربائية أبسط وأكثر كفاءة أنتجت فرق جهد كبير ويمكن حتى أن تكون بمثابة مصدر تيار مباشر للإضاءة. أصبحت آلات Goltz أول آلات رحلاني كهربائية تظهر في الفصول الدراسية للمؤسسات التعليمية.

الأجزاء الرئيسية لآلة جولتز - قرصان زجاجيان وأمشاط معدنية مصممة لإزالة الشحنة. أحد الأقراص ثابت والآخر يمكن أن يدور. الأقراص مثبتة على محور مشترك. في أحد معروضات المتحف ، يبلغ قطر القرص الثابت 100 سم ، بينما يبلغ قطر القرص الدوار 94 سم.

يرتكز القرص الثابت على لوح إيبونيت ويتم دعمه في وضع رأسي بواسطة دوائر إيبونيت على حوامل عازلة. يتم قطع النوافذ على القرص الثابت ، حيث يتم لصق قطاعات الورق غير المكتملة التي تسمى الإطارات على ظهرها.

تنتهي الحواف بألسنة ورقية تشير حوافها الأمامية المدببة نحو القرص المتحرك وهي منحنية قليلاً.الأقراص والأطر والألسنة مطلية بـ gumilac (مادة راتنجية).

أمشاط النحاس مثبتة على طول القطر الأفقي للقرص المتحرك ، في المقدمة ، على كل جانب من جوانبها. ترتبط هذه الأمشاط بأسلاك نحاسية مقابلة ، وفي نهاياتها كرات موصلة ، تمر من خلالها قضبان نحاسية ، تنتهي بكرات من الداخل ، بمقابض خشبية (عازلة) من الخارج. يمكن تحريك العصي بتحريك الكرات بعيدًا أو أقرب.

يمكن توصيل برطمانات ليدن (ذات الصفائح الداخلية) بالموصلات التي تتصل ألواحها الخارجية ببعضها البعض بواسطة سلك. يتم استخدام عمودين من النحاس الأصفر في مقدمة الماكينة لتوصيل الأسلاك ؛ يمكن أن تتكئ الكرات على هذه القوائم ببساطة عن طريق إمالة الأسلاك.

يتم ضبط القرص الأمامي للدوران عن طريق محرك سير ونظام بكرات متصل بمقبض يقوم به المجرب بتشغيل هذه الآلية. ومع ذلك ، قبل البدء في العمل مع الجهاز ، من الضروري كهربة قطاعات الورق (الإطارات) بشحنات معاكسة (سنشير إليها على أنها p + و p-).

هذه الإطارات ، المشحونة ، بسبب ظاهرة الحث الكهروستاتيكي ، ستعمل على القرص الدوار ، وسيعمل القرص بدوره على الأمشاط O و O '.

أثناء دوران القرص ، سيتسبب الإطار (في النافذة F) بشحنة p + (يحفز) شحنة سالبة على الجزء الخلفي من القرص الدوار m وستنجذب شحنة من نفس العلامة إلى الحافة O ، مرة أخرى بسبب لظاهرة الحث الكهروستاتيكي. سيتلقى جزء من القرص m 'شحنة سالبة من المشط O ، وبالتالي فإن المشط O نفسه ، جنبًا إلى جنب مع موصله C والكرة r ، سيتم شحنهما إيجابياً.

إذن ، القرص مكهرب سلبًا على كلا الجانبين (في المكانين m و m ') ، والسلك الموجود على الجانب الأيسر من السيارة موجب. يستمر القرص في الدوران ، والآن تصل أجزاء من سطحه م و م 'إلى النافذة F' الموجودة على القرص الثابت إلى اليمين.

يتم تضخيم تأثير الحامل المشحون بشحنة سالبة p هنا بواسطة السطح m '، مما يعني أن الشحنة الموجبة ستنجذب من الحافة O' إلى القرص. وفقًا لذلك ، سيتم شحن السلك C 'والكرة r' سالبًا. يستقبل السطح m شحنة موجبة تجتذبها التلال. يستمر القرص في الدوران وتتكرر الدورة.

تعتبر المولدات الكهروستاتيكية أقدم مصادر الجهد الكهربائي: كيف تعمل المولدات الكهروستاتيكية وكيف تعمل