Wimshursst History, wie es funktioniert und Anwendungen

Der Wimshurst -Maschine Es handelt sich. Auf der anderen Seite sind die derzeit verwendeten Generatoren wie Batterien, Lichtmaschinen und Dynamos eher Elektromotor -Kraftquellen, die Lastbewegungen in einem geschlossenen Stromkreis verursachen.

Die Wimshursst-Maschine wurde zwischen 1880 und 1883 vom britischen Ingenieur und Erfinder James Wimshurst (1832-1903) entwickelt und verbessert die Versionen elektrostatischer Generatoren, die von anderen Erfinder von anderen Erfinder vorgeschlagen wurden.

Wimshurst -Maschine. Quelle: Andy Dingley (Scanner) [Public Domain]

Es fällt auf frühere elektrostatische Maschinen für seinen zuverlässigen, reproduzierbaren Betrieb und eine einfache Konstruktion heraus und kann in der Lage sein, eine erstaunliche Potentialdifferenz zwischen 90 zu erzeugen.000 und 100.000 Volt.

[TOC]

Teile der Wimshurst -Maschine

Die Basis der Maschine sind die beiden charakteristischen Scheiben von Isoliermaterial mit dünnen Metallblättern, die in Form von Radialsektoren befestigt und angeordnet sind.

Jeder Metallsektor hat ein weiteres diametral entgegengesetzt und symmetrisch. Die Discs haben normalerweise zwischen 30 und 40 cm Durchmesser, können aber auch viel älter sein.

Beide Alben sind auf einer vertikalen Ebene montiert und eine Entfernung zwischen 1 und 5 mm ist getrennt. Es ist wichtig, dass während der Kurve die Aufzeichnungen nie berührt werden. Die Scheiben werden durch einen Riemenscheibenmechanismus in entgegengesetzten Sinnen gedreht.  

Die Wimshurst -Maschine hat zwei Metallstangen parallel zur Rotationsebene jedes Albums: eine zur äußeren Seite des ersten Albums und das andere zur äußeren Seite des zweiten Albums. Diese Balken sind in einem Winkel in Bezug auf die anderen bestimmt.

Die Enden jeder Stange haben Metallbesen, die auf jeder Scheibe Kontakt mit den gegenüberliegenden Metallsektoren aufnehmen. Sie sind aus gutem Grund als neutralisierende Balken bekannt, die in Kürze zu sehen sind.

Die Bürsten halten den Scheibensektor, der sich an einem Ende des Stabs berührt, mit dem diametral entgegengesetzten elektrischen Kontakt mit dem diametral entgegengesetzten. Das gleiche passiert im anderen Album.

Der triboelektrische Effekt

Die Besen und Scheibensektoren bestehen aus verschiedenen Metallen, fast immer Kupfer oder Bronze, während die Aluminiumscheiben aus Aluminium bestehen.

Kann Ihnen dienen: Geschwindigkeit der Ausbreitung einer Welle

Der flüchtige Kontakt zwischen ihnen, während sich die Scheiben drehen, und die anschließende Trennung erzeugt die Möglichkeit, Lasten durch Adhäsion auszutauschen. Dies ist der triboelektrische Effekt, der zum Beispiel auch zwischen einem Bernsteinstück und einem Wolltuch auftreten kann.

Die Maschine wird der Maschine (Combs) metallisch in Form eines u -verdrängten und endet in Spitzen oder Metallspitzen, die sich in entgegengesetzten Positionen befinden.

Die Sektoren beider Alben gehen aus dem inneren Teil des U des Sammlers, ohne ihn zu berühren.  Die Sammler sind auf einer isolierenden Basis montiert und wiederum mit zwei anderen Metallstangen verbunden, die in Kugeln fertiggestellt sind, in der Nähe, aber beide werden gespielt.

Wenn der Maschine mittels der Kurbel mechanische Energie zur Verfügung gestellt wird, ist der Rubb Leyden.

Die Flasche oder der Krug von Leyden ist ein Kondensator mit zylindrischer Metallpanzerung. Jede Flasche ist durch die zentrale Platte miteinander verbunden und bildet zwei Kondensator in Reihe.

Wenn sich die Kurbel umdreht. Das vollständige Gerät ist im Bild oben zu sehen.

Physikalische Prinzipien beteiligt

In der Wimshursst -Maschine kommt Elektrizität aus der Materie, die aus Atomen besteht. Und diese wiederum bestehen aus elektrischen Ladungen: negative Elektronen und positive Protonen.

Im Atom sind die positiven Lastprotonen in der Mitte oder im Kern und in den negativen Lastelektronen um ihren Kern verdichtet.

Wenn ein Material einige seiner äußersten Elektronen verliert, ist es positiv geladen. Im Gegenteil, wenn Sie einige Elektronen erfassen, erhalten Sie eine negative Nettobelastung. Wenn die Menge an Protonen und Elektronen gleich ist, ist das Material neutral.

Kann Ihnen dienen: Aerostatischer Ballon: Geschichte, Eigenschaften, Teile, wie es funktioniert

In Isoliermaterial. Aber in Metallen sind die Kerne so nahe beieinander, dass die äußersten Elektronen (oder Valenz) von einem Atom zum anderen springen können und sich durch das Leitmaterial bewegen können.

Wenn sich eines der Gesichter einer Metallplatte einem negativ belasteten annähert. Es wird dann gesagt, dass die Platte polarisiert wurde. 

Wenn diese polarisierte Plaque nun durch einen Treiber (neutralisierende Stäbe) durch ihr negatives Gesicht zu einer anderen Platte verbunden ist, würden sich die Elektronen zu dieser zweiten Platte bewegen. Wenn die Verbindung plötzlich geschnitten wird, wird die zweite Platte negativ aufgeladen.

Last- und Speicherzyklus

Damit die Wimshurst -Maschine beginnt, ist es notwendig, dass einige der Metallsektoren der CD ein Lastungleichgewicht haben. Dies geschieht natürlich und häufig, insbesondere wenn wenig Umweltfeuchtigkeit vorliegt.

Wenn sich die Discs zu drehen beginnen, wird es eine Zeit geben, in der ein neutraler Sektor der entgegengesetzten Scheibe dem geladenen Sektor widerspricht. Dies führt dank der Bürsten eine Belastung der gleichen Größe und der entgegengesetzten Richtung, da die Elektronen gemäß dem Zeichen des Gesichtssektors mobilisiert werden.

Wimshurst Machine Schema. Quelle: Robertkuhlmann [Public Domain]

U -fallte Sammler sind dafür verantwortlich, die Last zu sammeln, wenn die Discs abgewiesen werden.

Um dies zu erreichen, steht im inneren Teil des U -Stehst. Die Idee ist, dass auf den Spitzen positive Last konzentriert ist.

Auf diese Weise verliert der Sektor mit dem Sammler alle seine Elektronen und ist neutral, während die zentrale Platte des Leyden negativ ist.

Kann Ihnen dienen: Lichtrefraktion: Elemente, Gesetze und Experiment

Im entgegengesetzten Sammler liefert der Kollektor Elektronen auf die positive Platte, die sie bis zum neutralisierten und wiederholt wiederholt wird.

Anwendungen und Experimente

Die Hauptanwendung der Wimshursst -Maschine besteht darin, Elektrizität aus jedem Zeichen zu erhalten. Es hat jedoch die Unannehmlichkeiten, dass es eine ziemlich unregelmäßige Spannung bietet, da sie von der mechanischen Wirkung abhängt.

Der Winkel des neutralisierenden Balkens kann variiert werden, um bei hohem Ausgangsstrom oder bei hoher Ausgangsspannung zu konfigurieren. Wenn die Neutralisatoren weit von den Sammlern entfernt sind, liefert die Maschine eine Hochspannung (bis zu mehr als 100 kV) eine Hochspannung (bis zu mehr als 100 kV).

Andererseits nimmt die Ausgangsspannung ab und der Ausgangsstrom erhöht sich, wenn sie sich in der Nähe der Sammler befinden.

Wenn die angesammelte Last einen ausreichend ausreichend ausreichend Wert erreicht, gibt es ein hohes elektrisches Feld in den Kugeln, die mit den zentralen Platten des Dendens verbunden sind. 

Dieses Feld ionisiert die Luft und erzeugt den Funken, lädt die Flaschen herunter und führt zu einem neuen Lastzyklus.

Experiment 1

Die Auswirkungen des elektrostatischen Feldes sind zu sehen, indem ein Karton zwischen den Kugeln platziert und beobachtet wird, dass die Funken Löcher darin erstellen.

Experiment 2

Für dieses Experiment ist es benötigt: ein Pendel mit einer mit Aluminiumfolie bedeckten Pingkugel und zwei Metallblättern in Form eines l -verdrängten.

Der Ball ist mitten in beiden Blättern durch einen Isolierfaden gehängt. Jedes Blatt wird über Kabelkabel an die Wimshursst -Maschinenelektroden hergestellt.

Beim Drehen der Kurbel liegt der anfänglich neutrale Ball zwischen den Blättern. Einer von ihnen hat eine überschüssige negative Belastung, die dem Ball ergibt, was vom positiven Blatt angezogen wird.

Die Kugel legt seine überschüssigen Elektronen in diesem Blatt ab, sie wird kurz neutralisiert und der Zyklus wird erneut wiederholt, während sich die Kurbel noch dreht.

Verweise

1. Queiroz, zu. Elektrostatische Maschinen. Erholt von: coe.UFRJ.Br
2. Gacanovic, Myco. 2010. Elektrostatische Anwendungsprinzipien. Erholt von: Orbus.Sei