Golca elektroforēzes iekārta

Aktīvāko eksperimentālo pētījumu vēsturiskais periods elektrisko parādību jomā ir saistīts ar pirmo parādīšanos elektrostatiskās mašīnas, kura darbība ļāva iegūt elektrisko enerģiju, veicot mehānisko darbu.

Mehāniskais darbs sastāvēja no atsevišķu mašīnas daļu rotācijas, kurā tika pārvarēti pievilkšanas (pretēji) un atgrūšanas (ar tādu pašu nosaukumu) spēki elektriskajiem lādiņiem, kas atradās uz mašīnas elektrificētajiem elementiem.

Eksperimenti ar šādām mašīnām palīdzēja tā laika pētniekiem labāk izprast elektrības būtību un elektriskās mijiedarbības principus.

Pirmās elektrostatiskās berzes mašīnas izveide vēsturnieki piedēvē vācu zinātniekam Oto fon Gerike, kurš 1650. gadā pirmo reizi izveidoja šādu ierīci. Tā bija mašīna, kuras darbs bija balstīts uz tolaik jau zināmo ķermeņu elektrifikācijas fenomenu berzes rezultātā. Berzes mašīnām tomēr ir būtisks trūkums — to darbībai ir jāpieliek lieli mehāniskie spēki.

Atšķirībā no vēlāk izveidotajām berzes mašīnām elektroforiskās (indukcijas) iekārtas tika liegts šis trūkums, jo, lai iegūtu elektroenerģiju, tiem nebija nepieciešams tiešs elektrificēto daļu kontakts ar induktors (ar to daļu, kas izraisīja elektrifikāciju).

Tātad pirmo elektroforisko mašīnu, tas ir, elektrostatisko iekārtu, kurai nav nepieciešama detaļu savstarpēja berze, lai iegūtu elektrifikāciju, 1865. gadā uzbūvēja vācu fiziķis. Augusts Teplers[..] Izgudrotājs uzskatīja, ka tieši elektroforēzes iekārtas ļaus efektīvi ražot elektroenerģiju, pārveidojot mehānisko enerģiju.

Tajā laikā vācu fiziķis Vilhelms Golcs (vācu Holtz), neatkarīgi no Toepler, izstrādāja vienkāršāku un efektīvāku elektroforēzes iekārtu, kas radīja lielu potenciālu starpību un varētu pat kalpot kā līdzstrāvas avots apgaismojumam. Golca mašīnas kļuva par pirmajām elektroforēzes iekārtām, kas parādījās izglītības iestāžu klasēs.

Golca mašīnas galvenās daļas — divi stikla diski un metāla ķemmes, kas paredzētas lādiņa noņemšanai. Viens no diskiem ir nekustīgs, un otrs var griezties. Diski ir uzstādīti uz kopējas ass. Vienā no muzeja eksponātiem stacionārais disks ir 100 cm diametrā, savukārt rotējošais disks ir 94 cm.

Stacionārais disks balstās uz ebonīta plāksnes, un to vertikālā stāvoklī atbalsta ebonīta apļi uz izolācijas statīviem. Uz stacionārā diska tiek izgriezti logi, kura aizmugurē ir pielīmēti nepilnīgi papīra sektori, ko sauc par rāmjiem.

Apmales beidzas ar papīra mēlītēm, kuru smailās priekšējās malas ir vērstas uz kustīgo disku un ir nedaudz izliektas.Diski, rāmji un mēlītes ir pārklātas ar gumilaku (sveķainu vielu).

Misiņa ķemmes ir montētas gar kustīgā diska horizontālo diametru, priekšā, katrā tā pusē. Šīs ķemmes ir savienotas ar atbilstošām misiņa stieplēm, kuru galos ir vadošas lodītes, caur kurām iziet misiņa stieņi, kas iekšpusē beidzas ar lodītēm, ar koka (izolējošiem) rokturiem ārpusē. Nūjas var pārvietot, pārvietojot bumbiņas atsevišķi vai tuvāk.

Leyden burkas (ar iekšējām plāksnēm) var savienot ar vadītājiem, kuru ārējās plāksnes ir savienotas viena ar otru ar vadu. Vadu savienošanai tiek izmantoti divi misiņa stabi iekārtas priekšpusē; bumbiņas var atspiest pret šiem stabiem, vienkārši noliecot vadus.

Priekšējais disks ir iestatīts griezties, izmantojot siksnas piedziņu un rullīšu sistēmu, kas savienota ar rokturi, ar kuru eksperimentētājs iedarbina šo mehānismu. Taču pirms darba uzsākšanas ar iekārtu nepieciešams elektrificēt papīra sektorus (rāmjus) ar pretējiem lādiņiem (tos apzīmēsim kā p + un p-).

Šie kadri, kas ir uzlādēti elektrostatiskās indukcijas fenomena dēļ, iedarbosies uz rotējošo disku, savukārt disks iedarbosies uz ķemmēm O un O'.

Diskam griežoties, rāmis (logā F) ar lādiņu p + radīs (izraisīs) negatīvu lādiņu rotējošā diska m aizmugurē un tādas pašas zīmes lādiņš tiks piesaistīts korei O, atkal tāpēc uz elektrostatiskās indukcijas fenomenu. Daļa no diska m saņems negatīvu lādiņu no ķemmes O, un pati ķemme O kopā ar tās vadītāju C un lodi r būs pozitīvi uzlādēta.

Tātad, disks ir elektrificēts negatīvi no abām pusēm (vietās m un m'), un vads automašīnas kreisajā pusē ir pozitīvs. Disks turpina griezties, un tagad daļa no tā virsmas m un m "sasniedz logu F", kas atrodas uz stacionārā diska pa labi.

Šeit uzstādītā statīva ar negatīvu lādiņu p ietekmi pastiprina virsma m ', kas nozīmē, ka diskam no kores O' tiks piesaistīts pozitīvs lādiņš. Attiecīgi gan vads C', gan bumba r' būs negatīvi uzlādēti. Virsma m saņem pozitīvu lādiņu, ko piesaista grēda. Disks turpina griezties un cikls atkārtojas.

Elektrostatiskie ģeneratori tiek uzskatīti par senākajiem elektriskā sprieguma avotiem: Kā darbojas un darbojas elektrostatiskie ģeneratori