Máy điện di của Goltz

Giai đoạn lịch sử của nghiên cứu thực nghiệm tích cực nhất trong lĩnh vực hiện tượng điện gắn liền với sự xuất hiện của lần đầu tiên máy tĩnh điện, hành động của nó giúp có thể thu được năng lượng điện do thực hiện công việc cơ học.

Công cơ học bao gồm sự quay của một số bộ phận của máy, trong đó lực hút (ngược chiều) và lực đẩy (cùng tên) điện tích, có mặt trên các phần tử điện khí của máy, đã thắng.

Các thí nghiệm với những cỗ máy như vậy đã góp phần giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về bản chất của điện và các nguyên tắc tương tác điện vào thời điểm đó.

Chế tạo máy ma sát tĩnh điện đầu tiên các nhà sử học gán cho nhà khoa học người Đức Otto von Gerike, người lần đầu tiên tạo ra một thiết bị như vậy vào năm 1650. Đó là một cỗ máy hoạt động dựa trên hiện tượng điện khí hóa các cơ thể thông qua ma sát đã được biết đến lúc bấy giờ. Tuy nhiên, máy ma sát có một nhược điểm đáng kể - hoạt động của chúng đòi hỏi tác dụng của lực cơ học lớn.

Không giống như các máy ma sát được tạo ra sau này máy điện di (cảm ứng) không có nhược điểm này, vì để thu được năng lượng điện, chúng không cần tiếp xúc trực tiếp giữa các bộ phận nhiễm điện với cuộn cảm (với bộ phận gây ra nhiễm điện).

Vì vậy, máy điện di đầu tiên, tức là máy tĩnh điện không cần ma sát lẫn nhau giữa các bộ phận để thu được điện khí hóa, được chế tạo vào năm 1865 bởi một nhà vật lý người Đức tháng 8… Nhà phát minh cho rằng chính máy điện di sẽ cho phép sản xuất điện hiệu quả thông qua chuyển đổi năng lượng cơ học.

Vào thời điểm đó, một nhà vật lý người Đức Wilhelm Goltz (tiếng Đức Holtz), độc lập với Toepler, đã thiết kế một máy điện di đơn giản và hiệu quả hơn, tạo ra sự chênh lệch điện thế lớn và thậm chí có thể đóng vai trò là nguồn điện một chiều để thắp sáng. Máy của Goltz trở thành máy điện di đầu tiên xuất hiện trong lớp học của các cơ sở giáo dục.

Các bộ phận chính của máy Goltz - hai đĩa thủy tinh và lược kim loại được thiết kế để loại bỏ điện tích. Một trong hai đĩa đứng yên và đĩa kia có thể quay. Các đĩa được gắn trên một trục chung. Tại một trong những vật trưng bày ở bảo tàng, đĩa đứng yên có đường kính 100 cm, trong khi đĩa quay có đường kính 94 cm.

Đĩa cố định nằm trên một tấm ebonite và được đỡ ở vị trí thẳng đứng bằng các vòng tròn ebonite trên các giá đỡ cách điện. Các cửa sổ được cắt ra trên đĩa cố định, ở mặt sau có dán các khu vực giấy chưa hoàn chỉnh được gọi là khung.

Các bezels kết thúc bằng các lưỡi giấy, các cạnh nhọn phía trước hướng về phía đĩa di động và hơi cong.Các đĩa, khung và lưỡi được phủ một lớp gumilac (chất nhựa).

Các lược bằng đồng được gắn dọc theo đường kính ngang của đĩa di động, ở phía trước, ở mỗi bên của nó. Những chiếc lược này được kết nối với các dây đồng tương ứng, ở hai đầu của chúng là các quả bóng dẫn điện, qua đó các thanh đồng đi qua, kết thúc bằng các quả bóng ở bên trong, có tay cầm bằng gỗ (cách điện) ở bên ngoài. Gậy có thể được di chuyển bằng cách di chuyển các quả bóng ra xa hoặc gần hơn.

Bình Leyden (với các tấm bên trong) có thể được kết nối với các dây dẫn có các tấm bên ngoài được nối với nhau bằng một sợi dây. Hai trụ đồng thau ở phía trước của máy được sử dụng để kết nối dây điện; các quả bóng có thể được dựa vào các trụ này bằng cách nghiêng dây.

Đĩa phía trước được thiết lập để quay bằng một bộ truyền động đai và một hệ thống các con lăn được kết nối với một tay cầm để người thí nghiệm kích hoạt cơ chế này. Tuy nhiên, trước khi bắt đầu làm việc với máy, cần phải điện khí hóa các cung giấy (khung) có điện tích trái dấu (chúng tôi sẽ ký hiệu là p + và p-).

Các khung này được tích điện do hiện tượng cảm ứng tĩnh điện sẽ tác dụng lên đĩa đang quay và đĩa sẽ lần lượt tác dụng lên các lược O và O'.

Khi đĩa quay, khung (trong cửa sổ F) mang điện tích p + sẽ gây ra (cảm ứng) ở mặt sau của đĩa quay m một điện tích âm và một điện tích cùng dấu sẽ bị hút vào gờ O, lại do đến hiện tượng cảm ứng tĩnh điện. Một phần của đĩa m' sẽ nhận điện tích âm từ lược O, và chính lược O, cùng với dây dẫn C và quả cầu r, do đó sẽ được tích điện dương.

Vì vậy, đĩa được nhiễm điện âm ở cả hai mặt của nó (tại vị trí m và m') và dây điện ở phía bên trái của ô tô mang điện dương. Đĩa tiếp tục quay và bây giờ các phần của bề mặt m và m' chạm tới cửa sổ F' nằm trên đĩa đứng yên ở bên phải.

Ảnh hưởng của giá đỡ có điện tích âm p lắp ở đây được khuếch đại bởi bề mặt m', nghĩa là điện tích dương sẽ bị hút từ đỉnh O' vào đĩa. Theo đó, cả dây C' và quả cầu r' đều nhiễm điện âm. Mặt m nhận điện tích dương do vân hút. Đĩa tiếp tục quay và chu kỳ lặp lại.

Máy phát tĩnh điện được coi là nguồn điện áp cổ xưa nhất: Máy phát điện tĩnh điện hoạt động và hoạt động như thế nào