Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для рода рыб семейства Electrophoridae см. Electrophorus (рыба) .
Электрофор 1800-х годов.

Электрофорный или electrophore является простым ручным емкостным электростатическим генератор используется для производства электростатического заряда с помощью процесса электростатической индукции . Первая версия была изобретена в 1762 году шведским профессором Йоханом Карлом Вильке . [1] [2] [3] [4] Итальянский ученый Алессандро Вольта усовершенствовал и популяризировал устройство в 1775 году, [5] и иногда ошибочно приписывают его изобретение. [6] [7] Слово электрофорбыл придуман Вольтой от греческих ήλεκτρον («электрон») и ϕέρω («феро»), что означает «носитель электричества». [8]

Описание и работа [ править ]

Электрофор состоит из диэлектрической пластины (первоначально «лепешка» из смолистого материала, такого как смола или воск (в современных версиях используется пластик), и металлической пластины с изолирующей ручкой. [9] Диэлектрическая пластина сначала заряжается через трибоэлектрик). эффект , протерев его мехом или тканью. Для этого обсуждения представьте, что диэлектрик получает отрицательный заряд за счет трения, как на рисунке ниже. Затем металлическую пластину помещают на диэлектрическую пластину. Диэлектрик не переносит значительную часть своей поверхности заряжается на металл, потому что микроскопический контакт плохой. Вместо этого электростатическое полезаряженного диэлектрика заставляет заряды в металлической пластине разделяться. Он развивает две области заряда: положительные заряды в пластине притягиваются к стороне, обращенной вниз, к диэлектрику, заряжая его положительно, а отрицательные заряды отталкиваются в сторону, обращенную вверх, заряжая ее отрицательно, при этом пластина остается электрически нейтральной. в целом. Затем сторона, обращенная вверх, на мгновение заземляется (это можно сделать, коснувшись ее пальцем), сливая отрицательный заряд. Наконец, металлическая пластина, которая теперь несет только один знак заряда (положительный в нашем примере), поднимается. [4]

Заземление электрофора прикосновением к нему.

Поскольку в этом процессе заряд диэлектрика не истощается, заряд на металлической пластине можно использовать для экспериментов, например, прикоснувшись к металлическим проводникам, позволяя заряду стекать, а незаряженную металлическую пластину можно снова поместить на диэлектрик и процесс повторяется, чтобы получить еще один заряд. Это можно повторять сколько угодно часто, поэтому в принципе можно получить неограниченное количество индуцированного заряда из одного заряда на диэлектрике. По этой причине Вольта назвал его elettroforo perpetuo (вечный носитель электричества). [10] При фактическом использовании заряд на диэлектрике в конечном итоге (самое большее в течение нескольких дней) просочится через поверхность лепешки или атмосферу, чтобы рекомбинировать с противоположными зарядами вокруг, чтобы восстановить нейтральность.

Один из крупнейших образцов электрофора был построен в 1777 году немецким ученым Георгом Кристофом Лихтенбергом . [8] Он был 6 футов (2 м) в диаметре, с металлической пластиной, поднимаемой и опускаемой с помощью системы шкивов. Сообщается, что он может производить искры диаметром 15 дюймов (38 см). Лихтенберг использовал свои разряды для создания странных древовидных знаков, известных как фигуры Лихтенберга .

Источник обвинения [ править ]

Заряд во Вселенной сохраняется. Электрофор просто разделяет положительные и отрицательные заряды. Положительный или отрицательный заряд попадает на металлическую пластину (или другой накопительный проводник), а противоположный заряд сохраняется в другом объекте после заземления (в земле или у человека, касающегося металлической пластины). Это разделение требует работы, поскольку самое низкое энергетическое состояние подразумевает незаряженные объекты. Работа выполняется путем поднятия заряженной металлической пластины от противоположно заряженной смолистой пластины. Эта дополнительная энергия, вложенная в систему, преобразуется в потенциальную энергию в виде разделения зарядов (противоположные заряды, которые изначально находились на пластине), поэтому подъем металлической пластины фактически увеличивает ее напряжение по сравнению с диэлектрической пластиной.

Электрофор, таким образом, фактически представляет собой электростатический генератор с ручным управлением , использующий тот же принцип электростатической индукции, что и электростатические машины, такие как машина Вимшерста и генератор Ван де Граафа . [4]

См. Также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ↑ Для получения информации об исследованиях Вильке электрофора (или «расслаиваемого конденсатора») см. Wilcke, John Carl (1762) « Ytterligare rön och försök om contraira electriciteterne vid laddningen och därtil hörande delar » («Дополнительные находки и эксперименты по противоположному электрическому сборы [которые создаются] во время зарядки, и связанные с ними части ») в Kongliga Svenska Vetenskaps Academiens Handlingar(Труды Шведской королевской академии наук), т. 23, стр. 206-229, 245-266. Перепечатано на немецком языке как: Джон Карл Вильке (1765) «Fernere Untersuchung von den entgegengesetzten Elecktricitäten bei der Ladung und den dazu gehörenden Theilen» (Дальнейшее исследование противоположных электрических зарядов [которые возникают] во время зарядки и принадлежащих к ним частей), Der Königliche schwedischen Akademie der Wissenschaften, Abhandlungen aus der Naturlehre ,…, vol. 24. С. 213-235, 253-274.
  2. ^ Хейлброн, JL Электричество в 17-м и 18-м веках: исследование ранней современной физики (Беркли, Калифорния: University of California Press, 1979), стр. 418-419
  3. ^ Панкальди, Giuliano (2003). Вольта, наука и культура в эпоху Просвещения . Издательство Принстонского университета. ISBN 0-691-12226-1.п. 73
  4. ^ a b c Джонс, Томас Б. (июль 2007 г.). «Электрофор и аксессуары» . Сайт Томаса Б. Джонса . Университет Рочестера . Проверено 27 декабря 2007 года .
  5. ^ Панкальди 2003, стр. 75-105
  6. ^ Льюис, Нэнси Д. "Алесандро Вольта, Вечный Электрофор" . Электричество: резюме ученых и их открытий . Проверено 27 декабря 2007 года .
  7. ^ "Алессандро Вольта" . Мир биографии . Проверено 27 декабря 2007 года .
  8. ^ а б Харрис, Уильям Сноу (1867). Трактат о трении в теории и практике . Лондон: Virtue & Co., стр. 86 .
  9. ^ "Электрофор" . Британская энциклопедия, 11-е изд . 9 . Энциклопедический словарь Брокгауза Publishing Co. 1910 . Проверено 27 декабря 2007 года .п. 237
  10. ^ Шиффер, Майкл Брайан (2003). Нарисуйте молнию: Бенджамин Франклин и электрические технологии в эпоху Просвещения . Калифорнийский университет Press. ISBN 0-520-23802-8. стр. 55-57

Ссылки [ править ]

  • Панкальди, Джулиано (2003). Вольта, наука и культура в эпоху Просвещения . Издательство Принстонского университета. ISBN 0-691-12226-1., стр. 73–105 «Изобретение» Вольта электрофора.
  • Джонс, Томас Б. (июль 2007 г.). «Электрофор и аксессуары» . Сайт Томаса Б. Джонса . Университет Рочестера . Проверено 27 декабря 2007 года .
  • Шиффер, Майкл Брайан (2003). Нарисуйте молнию: Бенджамин Франклин и электрические технологии в эпоху Просвещения . Калифорнийский университет Press. ISBN 0-520-23802-8. С. 55–57. Место электрофора в истории электростатики, хотя автор не упоминает о вкладе Вилке.
  • «Электрофор» . Британская энциклопедия, 11-е изд . 9 . The Encyclopdia Britannica Publishing Co., 1910. стр. 237 . Проверено 27 декабря 2007 года .