Goltz' elektroforetische machine

De historische periode van het meest actieve experimentele onderzoek op het gebied van elektrische verschijnselen wordt geassocieerd met het verschijnen van de eerste elektrostatische machines, wiens actie het mogelijk maakte om elektrische energie te verkrijgen door de uitvoering van mechanisch werk.

Mechanisch werk bestond uit de rotatie van bepaalde delen van de machine, waarbij de krachten van aantrekking (tegengesteld) en afstoting (met dezelfde naam) elektrische ladingen, die aanwezig waren op de geëlektrificeerde elementen van de machine, werden overwonnen.

Experimenten met dergelijke machines droegen bij tot een beter begrip door de onderzoekers van die tijd van de aard van elektriciteit en de principes van elektrische interacties.

Creatie van de eerste elektrostatische wrijvingsmachine historici schrijven toe aan de Duitse wetenschapper Otto von Gerike, die in 1650 voor het eerst zo'n apparaat maakte. Het was een machine waarvan het werk was gebaseerd op het toen al bekende fenomeen van elektrificatie van lichamen door wrijving. Wrijvingsmachines hebben echter een belangrijk nadeel: hun werking vereist de toepassing van grote mechanische krachten.

In tegenstelling tot de frictiemachines die later zijn gemaakt elektrofore (inductie) machines werden van dit nadeel beroofd, aangezien ze om elektrische energie te verkrijgen geen direct contact nodig hadden van de geëlektrificeerde delen met de inductor (met het deel dat de elektrificatie veroorzaakte).

Dus de eerste elektrofore machine, dat wil zeggen een elektrostatische machine die geen onderlinge wrijving van de onderdelen vereist om elektrificatie te verkrijgen, werd in 1865 gebouwd door een Duitse natuurkundige Augustus Tepler… De uitvinder was van mening dat het elektroforetische machines waren die de efficiënte productie van elektriciteit mogelijk zouden maken door de omzetting van mechanische energie.

Destijds een Duitse natuurkundige Wilhelm Goltz (Duitse Holtz), onafhankelijk van Toepler, een eenvoudigere en efficiëntere elektroforetische machine ontworpen die een groot potentiaalverschil produceerde en zelfs als gelijkstroombron voor verlichting kon dienen. De machines van Goltz werden de eerste elektroforetische machines die in de klaslokalen van onderwijsinstellingen verschenen.

Belangrijkste onderdelen van de Goltz-machine — twee glazen schijven en metalen kammen die zijn ontworpen om de lading te verwijderen. Een van de schijven staat stil en de andere kan draaien. De schijven zijn gemonteerd op een gemeenschappelijke as. In een van de museumexposities heeft de stationaire schijf een diameter van 100 cm, terwijl de roterende schijf 94 cm is.

De stationaire schijf rust op een ebonietplaat en wordt in verticale positie ondersteund door ebonietcirkels op isolerende stands. Op de stationaire schijf worden vensters uitgesneden, op de achterkant waarvan onvolledige papiersectoren, frames genaamd, worden gelijmd.

De randen eindigen in papieren tongen, waarvan de spitse randen naar de beweegbare schijf wijzen en licht gebogen zijn.De schijven, frames en tongen zijn gecoat met gumilac (harsachtige substantie).

Messing kammen zijn gemonteerd langs de horizontale diameter van de beweegbare schijf, aan de voorkant, aan elk van de zijkanten. Deze kammen zijn verbonden met overeenkomstige koperdraden, met aan de uiteinden geleidende bolletjes waar messing staven doorheen gaan, aan de binnenzijde eindigend in bolletjes, met aan de buitenzijde houten (isolerende) handgrepen. Sticks kunnen worden verplaatst door de ballen uit elkaar of dichterbij te bewegen.

Leidse potten (met binnenplaten) kunnen worden aangesloten op de geleiders waarvan de buitenplaten met een draad met elkaar zijn verbonden. Twee koperen palen aan de voorkant van de machine worden gebruikt om draden te verbinden; de ballen kunnen tegen deze palen worden geleund door simpelweg de draden te kantelen.

De voorste schijf wordt ingesteld om te draaien door middel van een riemaandrijving en een systeem van rollen die zijn verbonden met een hendel waarmee de onderzoeker dit mechanisme bedient. Voordat u echter met de machine begint te werken, is het noodzakelijk om de papiersectoren (frames) te elektrificeren met tegengestelde ladingen (we zullen ze aanduiden als p + en p-).

Deze frames, die geladen zijn als gevolg van het fenomeen van elektrostatische inductie, zullen inwerken op de roterende schijf, en de schijf zal op zijn beurt inwerken op de kammen O en O'.

Terwijl de schijf roteert, zal het frame (in venster F) met een lading p + een negatieve lading veroorzaken (induceren) op de achterkant van de roterende schijf m en zal een lading met hetzelfde teken worden aangetrokken naar de richel O, wederom als gevolg op het fenomeen van elektrostatische inductie. Een deel van de schijf m' krijgt een negatieve lading van kam O, en kam O zelf, samen met zijn geleider C en de bol r, zal dus positief geladen worden.

De schijf is dus aan beide kanten negatief geëlektrificeerd (op de plaatsen m en m'), en de draad aan de linkerkant van de auto is positief. De schijf blijft draaien en nu bereiken delen van het oppervlak m en m 'het venster F' op de stationaire schijf aan de rechterkant.

De invloed van het hier geïnstalleerde rek met een negatieve lading p wordt versterkt door het oppervlak m', wat betekent dat een positieve lading vanuit de rand O' naar de schijf zal worden getrokken. Dienovereenkomstig zullen zowel de draad C' als de bal r' negatief geladen zijn. Het oppervlak m ontvangt een positieve lading die wordt aangetrokken door de richel. De schijf blijft draaien en de cyclus herhaalt zich.

Elektrostatische generatoren worden beschouwd als de oudste bronnen van elektrische spanning: Hoe elektrostatische generatoren werken en werken