kategória: Najlepšie články » Zaujímavé fakty
Počet zobrazení: 32012
Komentáre k článku: 2
Car - elektrofor
V lete roku 1814 Napoleonov víťaz, ruský cisár Alexander I., navštívil holandské mesto Haarlem. Významný hosť bol pozvaný na miestnu akadémiu. Ako napísal historiograf, „tu veľký elektrický stroj v prvom rade upútal pozornosť Jeho Veličenstva.“ Vyrobené v roku 1784. auto naozaj urobilo veľký dojem. Dva sklenené disky s priemerom výšky osoby sa otáčali na spoločnej osi pomocou úsilia štyroch ľudí. Dodávala sa trecia elektrina (triboelektrika), aby sa nabila batéria dvoch vedier Leidenových plechoviek, kondenzátorov tej doby. Iskry z nich dosiahli dĺžku viac ako pol metra, o čom bol cisár presvedčený.
Jeho reakcia na tento stredoeurópsky technologický zázrak bola viac ako zdržanlivá. Od detstva Alexander poznal ešte väčší stroj a dal viac týchto iskier. Bolo vyrobené. ešte skôr v roku 1777. vo svojej vlasti v Petrohrade to bolo jednoduchšie, bezpečnejšie a vyžadovalo si menej zamestnancov ako Holanďanov. Cisárovná Kateřina II. Sa za prítomnosti svojich vnúčat bavila pomocou tohto stroja elektrickými experimentmi v Tsarskoye Selo. Potom bola ako vzácny exponát premiestnená do Petrohradu v Kunstkamere, potom bola z nejakého poriadku odtiahnutá a jej stopy boli stratené.
Alexander bol ukázaný techniku deň pred včerajškom. Princíp výroby elektriny pomocou trenia sa neuplatňuje viac ako 200 rokov, zatiaľ čo myšlienka, na ktorej je domáci stroj založený, sa stále používa v moderných laboratóriách škôl a univerzít na svete. Tento princíp - elektrostatická indukcia - bol objavený a prvýkrát opísaný v Rusku ruským akademikom, ktorého meno málo ľudí pozná, a to je nespravodlivé. Chcem to pripomenúť súčasnej generácii.
Prečo ste potrebovali obrie auto?
Popisy diel vyrobených v Petrohrade na obrovskom stroji neboli nájdené. Je známe, že v rovnakých rokoch boli v prístrojovej komore Akadémie vied na ostrove Vasilievsky vyrobené elektrické generátory z „vreckových“ generátorov na zábavu a samoliečbu v rodinnom kruhu až po sériové generátory pre fyzické laboratóriá vedcov. Prečo si vyrobili drahé monštrum? Môžem na túto otázku odpovedať?
To je to, čo viedlo naše hľadané zoznamy.
V roku 1769 v talianskom meste Brescia zasiahol blesk kostol, v ktorého pivniciach bolo uložených asi 100 ton strelného prachu. Výbuch, ktorý nasledoval po úraze, zničil časť mesta a tisíce jeho obyvateľov. Vzhľadom na tento všeobecne známy prípad sa britská vláda obrátila na vedcov z akadémie, aby odporúčali spoľahlivú ochranu pred bleskom pre svoje práškové sklady. Z dôvodov Kráľovskej spoločnosti v Londýne, medzi ktorej členmi bol aj americký vynálezca bleskových prútov B. Franklin, bola navrhnutá a vykonaná inštalácia ochrany pred bleskom v skladoch v anglickom meste Perflit.
A teraz, s pomocou moderných poznatkov, nie je možné poskytnúť 100% záruku ochrany štruktúr pomocou bleskozvodov (presnejšie bleskozvodov). A paradoxne v roku 1772. Bleskozvod nainštalovaný v súlade so všetkými pravidlami nechránil sklady pred bleskom. „Vykĺzla“ z ochranného špendlíka, ale konala slabo a sklad nevybuchol. Tento prípad spôsobil veľa hluku, a to aj v Rusku.
Tu v Petrohrade po dobu 15 rokov bola obnovená zvonica katedrály Petra a Pavla, ktorá vypálila po údere blesku v roku 1756. Keď v roku 1772 Hlavná oprava veže veže, ktorú vedie architekt reštaurovania A. Dyakov, bola dokončená, obrátil sa na miestnu akadémiu s odporúčaním ochrany, „aby blesk nespôsobil horenie špice“. 25. januára 1773 Konferencia akadémie poverila profesorov Epinus, Kraft a Euler, aby vyjadrili svoje názory na to, ako nainštalovať túto ochranu.Podľa dokumentov je známe, že vo februári sa profesor fyziky VL Kraft obrátil na vedenie akadémie so žiadosťou „prepustiť jeden z elektrických strojov z prístrojovej komory do fyzickej kancelárie“. Zrejme na experimenty.
Je zrejmé, že Kraft musel staviteľom poskytnúť konkrétne údaje: o materiáloch vodičov, ich priemere, materiáli a výške vzduchového terminálu atď. Teraz je známe, že bleskové prúdy dosahujú stovky ampér a nábojový potenciál mrakov je milión voltov. Potom však neexistovali žiadne volty alebo ampéry, existoval iba jeden spôsob, ako vytvoriť procesný model, získať údaje a extrapolovať ich na búrkové procesy. Navyše, presnosť získaných údajov by bola vyššia, čím viac by elektrický stroj mohol implementovať viac podobnú skutočnej búrke. Bežný stroj nebol dobrý: nedokázal roztaviť medený drôt o hrúbke jedného milimetra. Bolo potrebné nájsť východisko.
Ruskí akademici poslali žiadosť do Londýna, ale aj tam vedeli len málo o požadovaných problémoch. Aj keď sami experimentovali, vytvorili „umelý mrak“ dlhý viac ako 50 metrov a šírky pol metra. Výsledky, ktoré dostali, boli protichodné. Triboelektrický stroj sa blížil k svojmu finále. Na vytvorenie vysokého potenciálu nie je možné vyrobiť sklenené disky s priemerom napríklad päť metrov. Odstredivá sila pri nehode ich určite zmení na tisíce fragmentov nebezpečných pre experimentátorov. Na experimenty bolo potrebné vytvoriť nejaký iný vysokonapäťový zdroj elektriny.
Takýto prípad sa objavil v roku 1776, keď bol vynájdený elektrický generátor, ktorý bol úplne odlišný od existujúcich, ale ktorý generoval elektrické náboje v parametroch ešte vyšších ako trecí stroj. Dizajn bol jednoduchý, takže pri výrobe ho vydávali jeho špecialisti (obr. 1). A 8. mája 1777. architekt Dyakov informoval Akadémiu vied o dokončení prác na bleskovej tyči veže. A teraz je veža s výškou 122,5 metrov spoľahlivo chránená dodnes. Ak však Američania, Briti a Nemci poznajú mená svojich hrdinov v boji proti blesku, potom v ruských učebniciach o histórii vedy je zrejmé, že V.L. experimentálne sa Kraft vôbec nezaujímal. “ A to je viac ako spravodlivé.
WNad know-how.
10. júna 1775 taliansky fyzik A. Volta oznámil svoj vynález nového zdroja elektriny: „Predstavujem vám telo, ktoré, keď je elektrifikované iba raz, nikdy nestratí svoju elektrinu, tvrdo udržujúc silu svojho pôsobenia.“ Autor nazval toto zariadenie slovami „elettroforo perpetuo“, ktoré by sa dalo preložiť ako „elektrina prúdiaca navždy“. Pred primitivizmom bolo zariadenie jednoduché. Jeho názov vo fyzickej terminológii sa obmedzil na slovo „elektrofor“, ale úspech jeho aplikácie bol ohromujúci. Teraz, aby bolo možné prijímať elektrické náboje vo veľkých množstvách, nebolo potrebné využívať služby existujúcich elektrických strojov.
Volta sa nepovažoval za jediného vynálezcu zariadenia. Rovnako ako každý veľký vedec oceňoval zásluhy svojich predchodcov. Tu sú jeho slová: „Epinus a Wilke predvídali túto myšlienku a objavili tento fenomén, hoci nekonštruovali hotové zariadenie.“ Aké je to očakávanie? Áno a názov Epinus sa v tomto texte nachádza druhýkrát. A to nie je náhoda.
Profesor Univerzity Rostock F. Epinus a jeho študent I. Wilke v oblasti objavovania elektriny je jav, ktorý sa dnes nazýva elektrická indukcia. Význam tohto objavu možno vysvetliť takto: každé telo, ktoré je umiestnené v samotnom elektrickom poli, sa stáva elektrickým. Neskôr bude Epinus pozvaný do Ruska od roku 1757. stane sa členom Petrohradskej akadémie vied. Tu bude žiť až do konca svojho života a tu bude písať svoje hlavné dielo - „Skúsenosti s teóriou elektriny a magnetizmu“.Bolo uverejnené v Petrohrade v roku 1759. a stal sa veľmi populárny medzi fyzikmi. Oboznámil som sa s touto prácou a A. Voltom. Osobitnú pozornosť upriamil na skúsenosti petrohradského akademika, ktoré budeme reprodukovať nižšie.
Na dve sklenené poháre A a B je umiestnená kovová tyč C v dĺžke pol metra. Na konci tejto tyče sú umiestnené ďalšie dve závažia 1 a 2 (obr. 2). Ak prinesiete (bez dotyku) strúhanú voskovú tyčinku zo strany prvej hmotnosti, môžete sa ubezpečiť, že pri vyberaní malých závaží sú nabité. Prvá je pozitívna, druhá je záporná elektrina. Navyše, takáto operácia bez trenia ďalších voskových tyčiniek môže byť vykonaná toľkokrát, koľkokrát chcete. Tesniaci vosk neklesol. V zásade bol stroj na nabíjanie telies elektrinou pripravený. Namiesto váh bolo možné na tyč umiestniť akékoľvek telá, ktoré sa majú elektrifikovať a elektrifikovať. Prečo nie večný pohybový stroj?
Bol to prototyp Voltovho elektrofóru, ktorého mechanizmus je veľmi jednoduchý vysvetliť súčasníkom. Strúhaný tesniaci vosk sa nabíja negatívne. Vytvára elektrické pole, ktoré pôsobí na voľné elektróny kovovej tyče. Ak majú záporný náboj, sú prerozdelené v stĺpci takým spôsobom, že sa hromadia vo váhe 2 a zostávajú v deficite vo váhe 1. Potenciálny rozdiel vzniká na koncoch stĺpca. Môže byť zlikvidovaná podľa vlastnej vôle. Génia Volty bola potrebná na to, aby tento jav mohla využívať v praxi, a navyše, aby znížila skľúčené rekvizity pri inštalácii Epinusu. Volta vôbec nepoužíva závažia. Práve vo chvíli, keď vosk prinesie, sa prstom dotkne konca tyče oproti vosku. Je zrejmé, že prebytočné elektróny prúdili telom fyzika do „zeme“. Teraz, keď bol odstránený tesniaci vosk, sa ukázalo, že celá tyč bola nabitá pozitívnou elektrinou. Na tomto princípe bolo už možné vytvoriť elektrický stroj pohodlnejší ako trecie stroje. Ale nielen to bola výhoda nového vozidla.
Ukazuje sa, že stroj na výrobu elektrónov je schopný nielen nabiť náboj, ale aj mnohokrát zvýšiť svoj elektrický potenciál. A Volta využil túto vlastnosť, keď preukázal identitu elektriny, získané v galvanickom článku a elektrina vyrobená trením, ako aj bleskový náboj mraku. Ukázalo sa, že všetky tieto poplatky majú presne rovnakú povahu. A bolo to dokázané elektrofórom.
Ako fungoval obrovský elektrofor?
Oválna, pocínovaná, veľká „panvica“ s plochou asi štyri štvorcové metre (!!!) bola naplnená zmrazenou taveninou živice a vosku. Ležala na spodku elektrofóru. Na stojanoch vyšších ako dva metre, na lanách vedených blokmi, visela ďalšia panvica na vyprážanie diskov, o niečo menšia. Rozmery celého stroja boli 3 x 2,5 x 1,5 metra. (Obr. 1). Odpusť stredovekým umelcom grafické nedostatky. Popisná geometria, ktorá vám umožní vykresliť trojrozmerné kresby v rovine, sa objaví až v roku 1799.
Výkres sme konkrétne zjednodušili, aby sme pochopili princíp stroja. (Obr. 3) Dvojice diskových panvíc, izolované navzájom od seba hodvábnymi lanami, sú vzduchový kondenzátor s premenlivou kapacitou. Pripomeňme, že kapacita kondenzátora je nepriamo úmerná vzdialenosti medzi doskami. Čím je menšia vzdialenosť, tým väčšia je kapacita a naopak. Kapacita experimentátora sa zmenila zdvihnutím a spustením zavesenej panvy. Na odstránenie nábojov bola medená guľa B spájkovaná s hornou časťou pohyblivej panvy pre spodnú časť A.
Práca elektrofóru začala excitáciou náboja v dolnej „panvici“. To sa dá dosiahnuť trením živice obyčajným kožušinovým klobúkom. Tento postup sa uskutočňoval naraz. Potom sa pohyblivá časť elektrofóru znížila na najnižšiu možnú mieru, ale neumožnila kontakt s dolnou „panvou“. To sa v tom deje.
Vieme, že horný disk je vyrobený z kovu a kovy majú kryštalickú štruktúru. Tieto kryštály sa môžu považovať za mriežku pozitívnych iónov kovu, ktorých bunky sú vyplnené elektrónmi. Tieto elektróny sa dajú prirovnať k tomu, že molekuly plynu sa pohybujú nepretržite, pretože horný disk sa blíži k dolnému, záporné pole živice na záporne nabitých elektrónoch sa zvyšuje. To vedie k tomu, že elektróny, ktoré sa vytlačujú difúzne do hornej časti disku a tiež do spájkovanej medenej gule C, v dôsledku toho horná časť pohyblivej „panvice na pečenie“ prijíma prebytok elektrónov s nedostatkom v dolnej časti. Preto sú horná časť pohyblivého disku a guľa C záporne nabité a spodná časť je kladná.
Ak je vodičová guľa B alebo C teraz uzemnená, potom prebytok elektrónov bude prúdiť z vrchu „panvy“ do zeme, čím sa stane neutrálnym, ale nedostatok elektrónov v spodnej časti zostane. Vo svojom elektrofóre Volta vykonal tento postup dotykom prsta a v obrovskom, kde bol náboj veľký, prúdy pretekajúce experimentátorom boli veľké a mohli elektrizátor poškodiť. Preto dizajnéri stroja prišli so špeciálnou uzemňovacou elektródou, ktorá pracovala automaticky. Pri spúšťaní vrchnej časti panvy bola guľa C v najnižšej polohe v styku s uzemnenou guľou D, cez ktorú prúdili elektróny do zeme. Pri miernom náraste horného disku bol kontakt prerušený a nedostatok elektrónov sa už rozšíril na celý disk. A potenciál tohto náboja sa zvyšuje so zvyšujúcou sa výškou disku. Táto pravidelnosť bola prvýkrát zaznamenaná vo svetových dejinách už v roku 1759 v Petrohrade akademikom F.U.T.
Študenti zvyčajne nerozumejú úplne, hoci nie je zakázané pre nikoho opakovať skúsenosti s Epinusom, a to je relatívne ľahké. Túto pravidelnosť ľahko zaznamenávajú symboly vo vzorci, ktorý je v akejkoľvek učebnici elektrotechniky. Nedôvera študentov vo výsledky tohto experimentu je s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobená myšlienkou kondenzátora s premenlivou kapacitou ako druhu stroja na večný pohyb, z ktorého zvyšuje nábojový potenciál. Zvýšenie potenciálu však prichádza na úkor energetických nákladov na mechanickú prácu pri šírení dosiek. Koniec koncov, kondenzátorové platne nabité opačnými nábojmi sú k sebe priťahované určitou silou, ktorú je potrebné prekonať.
Samozrejme nie je možné simulovať proces bleskového výboja ani s pomocou takéhoto elektroforového gigantu, ale doteraz sa vysoké potenciály nábojov fyziky získavajú pomocou autá van de graaffkde sú náboje dodávané do gigantických guľôčkových lôpt mechanicky.
Nevieme, aký potenciál má náboj na cárskom elektrofóre, ale v archívnych zdrojoch napísal neznámy autor: „Ona (stroj) je pripravená zasiahnuť každého, kto sa odváža dotknúť sa lopty. Zo skúsenosti je známe, že tento elektrofor môže dokonca zabiť býka. Hrozná sila! “
Tvorcovia gigantu v Petrohrade.
Mená dizajnérov obrovského stroja sú známe zo slov slávneho fyzika Johanna Bernoulliho, ktorý navštívil Petrohrad v roku 1778. Tento profesor Petrohradskej akadémie vied Wolfgang Ludwig Kraft (1743-1814) a mechanik tej istej akadémie, ruský remeselník I. P. Kulibin (1735-1818). V jednej z moderných kníh o elektrine možno čítať: „V technických návrhoch indukčných strojov nie je ľahké ani pre sofistikované oko rozoznať ich jednoduché základné princípy.“ Úžasný človek bol Kulibin. Raz sa naučil, ako vyrobiť ďalekohľady horšie ako angličtinu, a šošovky osobne vyleštil. To sa týkalo aj elektroforu, ktorého podstata je nepochopiteľná aj pre mnohých inžinierov. Čest konštrukcie obrovského elektrofóru teda patrí výlučne našim krajanom.
Nemecký etnický Nemec V.L.Kraft nie je možné považovať za cudzinca.Narodil sa a zomrel v Petrohrade a v dejinách fyziky sa jeho meno nachádza v ruskej verzii - Login Yuryevich. Nebolo to jeho vina, že mu nebolo dovolené pracovať v oblasti fyziky. Catherine II ho označila za učiteľa mnohých svojich vnúčat, medzi ktorými boli budúci cisár Alexander I. a Nicholas I.
Catherine II tiež prerušila svoju vedeckú kariéru aj v petrohradskej akademickej univerzite, priekopníkovi elektrickej indukcie F.U.T. Epinus (1724-1802), jedného z najsľubnejších špecialistov v oblasti elektriny tej doby. Bol povinný dešifrovať zadržanú diplomatickú korešpondenciu cudzincov z Petrohradu pre cisárovnú. Niet pochýb o tom, že sa podieľal na vytvorení obrovského stroja ako konzultant. Preťaženia v dešifrovaní diplomatických zásielok boli také veľké, že vážne ochorel duševnou chorobou a na konci svojho života nemohol robiť vedu.
Osud tohto vozidla nie je známy. Na objednávku niekoho bola vyradená z Kunstkamery. A nemusí to byť bez dôvodu. Báli sa z nej az tohto dôvodu. Zistilo sa, že elektrofory môžu fungovať bez toho, aby mu museli zaplatiť predbežný poplatok. Pre obrovský elektrofor bol nad spodnou panvou dostatok ľahkého vánku. potom dostať na vrchol vysoké, smrtiace potenciály.
Prečo je tento článok napísaný?
Všetko vyššie uvedené by malo čitateľovi ukázať, že je veľmi ľahké získať elektrický potenciál aj doma. Nájsť možnosti ich praktického použitia je vecou mozgu moderných Kulibínov. Možnosti využitia statickej elektriny pravdepodobne existujú aj v každodennom živote. Zaujíma sa iba vynálezcov. A tu sú dva príklady.
V 40. rokoch minulého storočia patriarcha sovietskych fyzikov A.F. Ioffe vyvinul elektrostatický generátor na napájanie röntgenového zariadenia. Generátor bol jednoduchý a spoľahlivý. Potom prišiel s myšlienkou presunúť všetok domáci energetický priemysel do elektrostatiky. Zvýšené transformátory a usmerňovače pre prenosové vedenia sa potom stanú zbytočnými. Prenosy jednosmerným prúdom sú najhospodárnejšie, čím viac strata počas transformácie zmizne. Bohužiaľ, pre veľký energetický priemysel je takýto systém nemožný pre praktickú výrobu generátorov. Existujú však aj spotrebitelia s nízkym príkonom, najmä preto, že statické generátory nevytvárajú magnetické polia a sú veľmi ľahké.
Je známe, že už v roku 1748. veľký Američan B. Franklin použil na praktické účely staticky poháňaný motor - otočil špíz z moriaka na pekáč. Teraz sú tieto motory zabudnuté, hoci nemajú vinutia, elektrickú oceľ a meď. To znamená, že môžu byť pri prevádzke veľmi spoľahlivé. Takéto motory sú veľmi sľubné pre vesmírne aplikácie. Vývoj chemie polymérov nám navyše sľubuje nové dielektrické materiály.
Takže môžete myslieť týmto smerom.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: