เครื่องกำเนิด Wimshurst หรือเครื่องอิเล็กโตรโฟรเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิตแบบเหนี่ยวนำที่ออกแบบให้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ในศตวรรษที่ 21 ใช้เป็นเทคนิคเสริมในการแสดงการทดลองทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบทางไฟฟ้าและปรากฏการณ์ต่างๆ
เนื้อหา
ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เล็กน้อย
ในปี พ.ศ. 2408 นักฟิสิกส์ทดลองจากเยอรมนี August Tepler ได้พัฒนาภาพวาดสุดท้ายของเครื่องอิเล็กโตรโฟเร ในเวลาเดียวกัน การค้นพบอิสระครั้งที่สองของหน่วยดังกล่าวถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม โฮลซ์ ความแตกต่างหลักของอุปกรณ์คือความสามารถในการรับพลังงานและความต่างศักย์ที่มากขึ้น Holtz ถือเป็นผู้สร้างแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
การออกแบบเบื้องต้นที่เรียบง่ายของเครื่องอิเล็กโทรโฟเรได้รับการปรับปรุงในปี พ.ศ. 2426 โดยเจมส์ วิมเฮิร์สท์แห่งอังกฤษการปรับเปลี่ยนนี้ใช้ในห้องทดลองทางกายภาพทั้งหมดเพื่อสาธิตการทดลองด้วยภาพ
การออกแบบเครื่องอิเล็กโทรโฟเร
ดิสก์โคแอกเซียล 2 อันหมุนเข้าหากันในขณะที่ถือตัวเก็บประจุที่ง่ายที่สุดจากภาคอลูมิเนียม เนื่องจากกระบวนการสุ่ม ในช่วงเวลาหลัก การชาร์จจะเกิดขึ้นที่ไซต์ของส่วนใดส่วนหนึ่ง ปรากฏการณ์นี้เกิดจากกระบวนการเสียดสีกับอากาศ เนื่องจากความสมมาตรของการออกแบบจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายสัญญาณสุดท้ายล่วงหน้า
การออกแบบใช้ขวดเลย์เดน 2 ใบ พวกเขาสร้างระบบเดียวจากตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม สิ่งนี้มีผลทำให้ความต้องการแรงดันไฟฟ้าในการทำงานเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในแต่ละถัง จำเป็นต้องเลือกการให้คะแนนเดียวกันซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการกระจายแรงดันไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ
ตัวทำให้เป็นกลางแบบเหนี่ยวนำได้รับการออกแบบมาเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า โครงสร้างทั้งหมดคล้ายกับหวีโลหะที่ลอยอยู่เหนือดิสก์ ดิสก์ทั้งสองที่มีเครื่องหมายพื้นผิวด้านนอกเท่ากันจะถึงจุดกำจัดประจุ ตัวเป็นกลางจะถูกจับคู่ หลังจากขนถ่าย ค่าใช้จ่ายของกลุ่มจะลดลงอย่างมาก ในการออกแบบเพิ่มเติม แปรงจะสัมผัสกับขอบของดิสก์ได้ง่าย
ผู้ควบคุมใช้กำลังของไดรฟ์ไฟฟ้าหรือมือของเขาเอง บังคับนำองค์ประกอบที่น่ารังเกียจของระบบมารวมกัน ค่าใช้จ่ายที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันพยายามที่จะชำระให้มากที่สุด กระบวนการนี้มีส่วนทำให้ความหนาแน่นของประจุที่พื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ณ จุดขจัดทุกจุด
เก็บไฟฟ้าในขวดไลเดนจากยอดของสารทำให้เป็นกลาง มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วช่องว่างประกายไฟที่ติดกับอิเล็กโทรด 2 ตัวช่วยป้องกันความล้มเหลวของระบบ เป็นไปได้ที่จะได้ส่วนโค้งที่มีความแรงต่างกันโดยการปรับระยะห่างระหว่างพวกมัน มีความสัมพันธ์กัน: ยิ่งความแรงของสนามแรงระหว่างช่องว่างประกายไฟ 2 ช่อง ยิ่งมีเสียงดังมากขึ้นเท่านั้น เอฟเฟกต์จะมาพร้อมกับกระบวนการล้างขวดโหล Leiden
ส่วนต่างๆ ยังคงว่างเปล่าหลังจากผ่านจุดกำจัดประจุ ดาวน์สตรีมอีควอไลเซอร์ที่มีศักยภาพหรือตัวทำให้เป็นกลางได้รับการติดตั้งตามหลักการทำงาน ด้านตรงข้ามของแผ่นดิสก์แต่ละด้านได้จ่ายให้กับแปรงที่แตกต่างกันไปแล้ว ในขณะที่ผ่านจุดรับและหลังจากนั้นสัญญาณประจุคงเหลือจะแตกต่างกัน
ลวดทองแดงหนาชิ้นหนึ่งพร้อมแปรงลวดที่บางที่สุดซึ่งลอยอยู่บนความสูงต่ำหรือส่วนการถูมีส่วนทำให้เกิดการปิดส่วนตรงกันข้ามเหล่านี้ ผลลัพธ์ - ประจุของทั้งสองส่วนมีค่าเท่ากับศูนย์ พลังงานทั้งหมดจะถูกแปลงตามกฎของ Joule-Lenz เป็นความร้อนที่เกิดจากแกนทองแดงที่หนาขึ้น
ธนาคารไลเดนคืออะไร?
ตัวเก็บประจุไฟฟ้าตัวแรกที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Pieter van Muschenbroek คือขวดโหลเลย์เดน ตัวเก็บประจุที่ประดิษฐ์ขึ้นนั้นมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกที่มีคอกว้างหรือกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน โถเลย์เดนทำจากแก้ว จากภายในและภายนอกถูกวางทับด้วยแผ่นชีทพิเศษ ผลิตภัณฑ์ถูกปิดด้วยฝาไม้ หน้าที่หลักของการประดิษฐ์นี้คือการสะสมและการจัดเก็บประจุจำนวนมาก
การสร้างธนาคารดังกล่าวได้รับการกระตุ้นโดยการศึกษาไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง ความเร็วทั่วไปของการกระจาย ตลอดจนคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุต่างๆ ต้องขอบคุณเธอที่สามารถสร้างประกายไฟได้เป็นครั้งแรกตอนนี้กระป๋อง Leiden ถูกใช้เป็นส่วนสำคัญของเครื่องจักรอิเล็กโตรโฟร์เท่านั้น
หลักการทำงานของเครื่องอิเล็กโตรโฟรคืออะไร
จากความแรงของผู้ปฏิบัติงาน พลังงานจะถูกนำไปเปลี่ยนสัญญาณ ระหว่างอีควอไลเซอร์และแปรง แผ่นดิสก์เคลื่อนที่ด้วยการผลักซึ่งกันและกัน จำนวนรอบต่อนาทีมีบทบาท เพิ่มความหนาแน่นของประจุ ประจุที่แรงที่สุดของดิสก์ตรงข้ามผลักสิ่งตกค้างผ่านความยาวของลวดทองแดง จากนี้ไปจะมีพลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนเครื่องหมาย
โดยการเพิ่มความหนาแน่นของพื้นผิว ประจุจะถูกลบออกจากอุปกรณ์ ณ จุดเดียว พลังงานสำรองถูกสร้างขึ้นในธนาคารไลเดน อีกที่หนึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนสัญลักษณ์ ตัวทำให้เป็นกลางด้วยการเหนี่ยวนำไม่มีความแตกต่างในทางปฏิบัติ พวกเขาทั้งสองทำหน้าที่ร่วมกันในการทำให้พลังงานเป็นกลาง โครงการทั่วไป:
- การออกแบบมีตัวเก็บประจุ 2 ประเภท: ธนาคารไลเดนที่ประจุสะสมและการรวมกันของส่วนของดิสก์ทั้งสองที่มีไดอิเล็กทริกและซับอลูมิเนียม
- สารทำให้เป็นกลางมี 2 แบบที่ลดประจุของส่วนอลูมิเนียม อันแรกใช้เพื่อเปลี่ยนเครื่องหมายหรือโพลาไรซ์ อันที่สองเพื่อชาร์จโถเลย์เดน
พลังงานทั้งหมดไม่ได้มาจากแรงเสียดทานของอลูมิเนียมและทองแดงหรือกระแสไฟฟ้าของอากาศ มันถูกสร้างขึ้นโดยการบังคับให้เติมตัวเก็บประจุด้วยแรงบิดของดิสก์ กระบวนการทั้งหมดดำเนินการเนื่องจากการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความหนาแน่นของประจุที่พื้นผิวที่จุดกำจัด
การประยุกต์ใช้เครื่อง Electrophor
ตั้งแต่ยุค 70 เครื่อง Wimshurst ไม่ได้ใช้สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยตรงวันนี้ทำหน้าที่เป็นนิทรรศการทางประวัติศาสตร์ที่แสดงให้เห็นประวัติศาสตร์ของการเกิดขึ้นและการพัฒนาของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและวิศวกรรม การสาธิตในห้องปฏิบัติการซึ่งสร้างเครื่องอิเล็กโตรโฟร แสดงให้เห็นปรากฏการณ์และผลกระทบของไฟฟ้าต่างๆ
เป็นที่ยอมรับได้ในการใช้สารทำให้เป็นกลางในการเหนี่ยวนำ โดยเอาประจุออกจากไดอิเล็กตริกที่เป็นของเหลว เช่น น้ำมัน การทำให้เกิดประกายไฟในอากาศในการผลิตใดๆ ก็ตาม อาจก่อให้เกิดผลร้าย ควัน และแม้กระทั่งการระเบิด
ประวัติการค้นพบและการวิจัยด้านไฟฟ้ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการใช้โครงสร้างและอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้ได้ประจุไฟฟ้า เครื่องอิเล็กโตรโฟเร่มีบทบาทในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับการกระตุ้นไฟฟ้าเนื่องจากการเหนี่ยวนำ
บทความที่คล้ายกัน:
