Эффект Армстронга - это физический процесс, при котором статическое электричество создается трением жидкости. Впервые он был обнаружен в 1840 году, когда электрическая искра возникла в результате смывания капель воды паром из котла. Эффект назван в честь Луи Армстронга , который позже стал 1-м бароном Армстронгом, который был одним из нескольких человек, участвовавших в обнаружении эффекта и исследовании связанных с ним процессов. [1] Используя этот принцип, Армстронг изобрел то, что он назвал Гидроэлектрической машиной Армстронга , которая, несмотря на свое название, вырабатывала статическое электричество, а не гидроэлектроэнергию .
Открытие [ править ]
В Сегилле , недалеко от Ньюкасл-апон-Тайн на севере Англии, на железной дороге Крамлингемской шахты имелся заводной двигатель мощностью 28 лошадиных сил (21 кВт) для перевозки вагонов с углем. В сентябре 1840 года машинист Паттерсон заметил небольшую утечку пара из-за предохранительного клапана.. Опасаясь, что давление в котле было слишком высоким, он потянулся к охлаждающемуся облаку пара, чтобы открыть клапан, и почувствовал покалывание в пальцах, когда коснулся его. Он не мог ясно видеть, что происходит, поэтому сначала подумал, что ударил себя пальцами. Однако в течение следующих нескольких дней он проводил простые эксперименты и в конце концов рассказал об этом своим коллегам, которые испытали то же самое явление. Затем Паттерсон обнаружил, что, медленно двигая пальцем по направлению к клапану, он увидел искру. Слухи об этом распространились из уст в уста, и одна из теорий заключалась в том, что котел рисковал взорваться, потому что огонь снаружи котла каким-то образом проникал внутрь. Производитель двигателя решил, что это безопасно, но сказал двум своим коллегам, Хью Паттинсону,и Генри Смит, который обнаружил, что эффект увеличивался до образования искр размером ⅜ дюйма (10 мм), если металлическая лопата удерживалась в паре, а острие перочинного ножа находилось рядом с клапаном. [2]
Армстронг, который в то время был адвокатом, интересовавшимся наукой и техникой, подключился и написал Майклу Фарадею о Паттерсоне: «он был очень удивлен появлением блестящей искры, которая прошла между рычагом и его рукой, и сопровождался резким рывком в руках, совершенно не похожим ни на что из того, что он испытывал раньше ». [2] [3] Фарадей ответил, сказав, что он не может быть уверен, был ли эффект вызван испарением или он имел какую-то химическую причину, и предложил дальнейшие эксперименты, которые можно было бы провести. Фарадей опубликовал эти письма вместе с письмом Паттинсона в Лондонском и Эдинбургском философском журнале.. Последовала долгая переписка. К ноябрю 1840 года Армстронгу удалось создать 2-дюймовые (50 мм) искры, и он определил, что искры образовывались там, где пар выходил в атмосферу, а не выходил дальше в котле. За это время Паттинсон создал 4-дюймовые (100 мм) искры, но затем выпал из исследования. Затем выяснилось, что этот эффект на самом деле наблюдал намного раньше Алессандро Вольта, который записал, что раскаленный уголь вызывает электрические помехи при падении в воду в металлической кастрюле. [2]
Развитие техники - Гидроэлектрическая машина Армстронга [ править ]
Армстронг продолжал свою работу до 1842 года, обнаружив аналогичный эффект со сжатым воздухом, а не с паром, и сконструировал «испарительный аппарат» со специально разработанным фрикционным соплом, способным производить искры диаметром 12 дюймов (300 мм). Электрический заряд пара был положительным, хотя Фарадей обнаружил, что добавление скипидара к воде дает отрицательную полярность. В 1843 году Армстронг сконструировал полномасштабный электростатический генератор на электрически изолирующих опорах. Эти машины с 46 паровыми форсунками он назвал своими «гидроэлектрическими генераторами». Один был создан в Королевском политехническом институте.в Лондоне и еще один был экспортирован в США. Это были устрашающие машины, издававшие оглушительный шум, и 22-дюймовые (560 мм) искры выбили собаку, которая подошла слишком близко и убила крупного человека. В свое время это был самый мощный способ генерирования статического электричества, примечательный отсутствием движущихся частей. [2] На демонстрации в Ньюкасле Lit и Фил , толпы были настолько велики , что Армстронг не мог проникнуть через дверь и пришлось лезть через окно, это требует две лестницы. [2] [3] В результате его усилий по рекомендации Фарадея и Чарльза Уитстона он был избран членом Королевского общества.в 1846 году. Продолжая заниматься своими научными и инженерными интересами, он стал крупным промышленником в области гидротехники , военной артиллерии и производства электроэнергии . [2]
Практическое применение [ править ]
Когда ему было 82 года, Армстронг снова заинтересовался электростатикой. [1] К этому времени была изобретена машина Вимшерста, и Армстронг подтвердил, что это лучшая конструкция для создания статического электричества для его экспериментов. Основным практическим применением машины Армстронга было зрелище для привлечения толпы. Однако в наше время эффект Армстронга используется в некоторых аэрозольных баллончиках для поляризации краски, тем самым уменьшая необходимое количество краски и позволяя ей лучше держаться под острыми углами. С другой стороны, эффект имел разрушительные последствия, отчасти потому, что он был неясным и малоизвестным. [2]В 1969 году три нефтяных танкера были повреждены взрывами в своих резервуарах при их очистке струями воды из шлангов высокого давления. [2] [4] В гораздо меньших масштабах утечка из аэрозольного баллончика может воспламенить газы, выходящие из него, если они легковоспламеняющиеся. [2]
Ссылки [ править ]
- ^ a b Ирлам, Джеффри (1992). «Армстронг-коллекционер». В Сент-Эндрю; и другие. (ред.). Cragside (пересмотренное издание 2003 г.). Национальный фонд . п. 31. ISBN 1-84359-062-X.
- ^ a b c d e f g h я Андерсон, Энтони Ф. (1978). «Искры из Steam» (PDF) . Электроника и энергетика (январь). Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2016 года . Проверено 19 июня 2018 .
- ^ a b Хилд, Генриетта (2011). Уильям Армстронг: волшебник Севера . McNidder and Grace Limited. п. 29. ISBN 978-0-85716-035-5.
- ^ Smy, PR (29 сентября 1972). «Производство зарядов, супертанкеры и сверхзвуковые самолеты». Природа . 239 (5370): 269–271. Bibcode : 1972Natur.239..269S . DOI : 10.1038 / 239269a0 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- «Эффект Армстронга» . www.ncl.ac.uk . Библиотека Университета Ньюкасла.
