Elektrostatik Jeneratörler: Statik Elektriğin Tarihçesi

Wimshurst'ten elektrostatik jeneratör makinesi. Elektrostatik jeneratörler geçmişi

Bilim ve teknoloji tarihi, keşiflerin ve iyileştirmelerin sürekli bir evrimidir. Bunun harika bir örneği elektrostatik makineler veya jeneratörlerdir. Bu kısa yazıda elektriğin tarihini kronolojik olarak inceleyeceğiz. elektrostatik ve teknik uygulamaları ile ilgili keşifler, özellikle jeneratörler şeklinde, kehribar sürtünmenin belirli nesneleri çektiği keşfedildiğinden ve artık fizik oyunlarını öğretmek ve eğlence amaçlı kullanılan eski makineler olan en modern jeneratörlerin bile neden iyi bilinmediği için.

Bir elektrostatik jeneratör, yüksek voltajlar üretebilir, ancak çok küçük akımlarla.. İki malzemede sürtünme elde etmek için katkıda bulunmamız gereken mekanik enerjiden sürtünmeye dayanırlar, bir kısmı ısıya, diğeri elektrostatik enerjiye dönüşür.

Antik Yunan. Başlangıçlar.

Kehribarın bir bezle veya deriyle ovuşturulduktan sonra nesnelerin çekiciliğine dair göndermeler vardır, ancak bunun ötesine geçmemiştir. Hiç kimse bu cazibenin sürekli olarak üretilebileceğini ve pratik kullanıma sunulabileceğini düşünmedi.

Dediğim gibi, etki tarif edilmiş ancak daha fazla araştırılmamış. XNUMX. yüzyıla kadar bu alanda büyük ilerlemeler olmayacaktır. William Gilbert ve Otto von Guericke ve özellikle XNUMX. yüzyılda Franklin, Priestlye ve Coulomb'un çalışmaları sayesinde.

Doğal fenomen

Elektriğe, deşarj yapan balıklardan şimşeklere kadar olan etkiler eski Mısır'dan beri detaylandırılmıştır, ancak hiç kimse bu olayları anlamamış veya ilişkilendirmemiştir. Onlar bir gizemdi.

MÖ 585'te Yunan filozofu Milet'li Thales, demiri çeken mıknatıs taşının özelliklerini, onu birçok nesneyi çeken kehribarınkiyle karşılaştırarak inceledi.. Kehribarın bu özelliğinden ilk bahseden oydu. Yunanca'da kehribar Elektron'dur.

XNUMX. yüzyılda devrim başlıyor

İşte mesele buradan hareketlenmeye başlıyor. XNUMX. yüzyılın ikinci yarısından itibaren elektrikle ilgili daha çok keşifler yapmaya başlarlar.

William Gilbert elektriğin adını verdi
William Gilbert (1544 - 1603)

1600 yılında William Gilbert Kaya kristali ve bazı değerli taşların, ovulduğunda kehribar gibi nesneleri de çektiğini buldu. Bütün bu maddelere kehribarla aynı özelliklere sahip oldukları için elektrik adını verdi. Yunanca dediğimiz gibi Elektron denildi ve fenomene elektrik denildi. Bu ifade, ünlü kitabı De Magnete'de yer almaktadır.

Sevgili elektriğimiz burada zaten. Bu elektrik, onları değiştirmek için herhangi bir değişiklik olmadığında bedenlerde kalıyor gibi göründüğü için statik elektrik olarak adlandırıldı.

William Gilbert ayrıca elektroskobu icat etti. bir cismin yüklenip yüklenmediğini size bildiren bir araç

Blogda Ev yapımı bir elektroskop nasıl yapılır

Kükürt Topu, Otto von Guericke

Kükürt Topu, Otto von Guericke

1660 yılında, vakum deneyleri ve 1602 yılında hava pompasını icat etmesiyle ünlü Otto von Guericke (1686-1645), ilk basit elektrostatik jeneratörü icat etti. Bir eksen etrafında dönen ve ele sürtünerek elektrik üreten bir kükürt top veya küresinden oluşuyordu.

Süresiz olarak şarj edilebilir ve boşaltılabilir ve hatta elektrikli bilyesi ile kıvılcım çıkarmayı başardı.

Guericke, erimiş kükürdü içi boş bir cam küreye dökerek topunu yaptı. Kükürt soğutulduktan sonra cam kalıp kırıldı. Daha sonra, cam kürenin kendisinin de aynı sonuçları kendi başına elde ettiğini keşfedeceklerdi.

Hauksbee Cıva Deşarj Lambası ve Jeneratör

Bilimsel araştırmalar devam ediyor ve ilk gerçekten pratik kullanım ortaya çıkıyor.

hauksbee üreteci

1706'da bu İngiliz fizikçi, bir krankla dönen ve sürtünme yoluyla kükürt topundan daha büyük bir elektrik yükü oluşturan bir kristal küre inşa etti.

Evangelista Torricelli'nin icat ettiği cıvalı barometrik aletin sallanması ve karanlıkta boş kısma bakılması durumunda ışık yaydığı gözlemlenmiştir. yani 1730'da Francis Hauksbee, ilk cıva gazı deşarj lambasını icat etti. Bir vakum odasında küçük bir kehribar diski ovmak için bir rotordan oluşan bir makine tasarladı ve bu odada cıva buharı olduğunda ateşlendi.

Garip kullanımlar

Kükürt bilyesi ile ilgili bölümde anlattığım gibi, cam kalıp da kükürt kadar iyi işleyerek elektrostatik bir jeneratör yaptı. Böylece Winkler elektrostatik makinesini rotor olarak bira bardakları kullanarak kurdu (bu anektodu sadece Bir web ve bilgileri karşılaştıramadım. Bana ilginç ve inandırıcı geldiği için bırakıyorum ama dikkatli al)

Elektrostatik elektrik ve makineleri, XNUMX. yüzyılda insanların denemek istediği bir oyuncak haline geldi. İnsanlar bir elektrik çarpması ve « gibi cihazlar hissetmek istediler.elektrikli öpücük«, Bir çiftin platformlara statik elektrik yüklenmesi için yerleştirildiği ve öpüştüklerinde bir kıvılcım sıçradığı yer.

elektrik öpücüğü, elektrikle deney yapmak için XNUMX. yüzyıldan kalma bir salon oyunu

Ve her zaman olduğu gibi, elektrik çarpmasıyla hastalıkları tedavi edebileceklerini iddia eden insanlardan yararlanan şarlatanlar ortaya çıktı. Manyetik özelliklerde olduğu gibi ve günümüzde her türlü ürün, taş, çamaşır suyu ve diğerleri ile yaptıkları gibi. İnsanlık pikarekten ve dolandırıcılardan hiç kurtulamadı.

Leyden'ın şişesi

Leyden Şişesi

1745'te Ewald Jürgen von Kleist (1700-1748) Leyden şişesini veya Leyden kavanozunu icat etti. Elektrik enerjisini depolamanın bir yolunu ararken aklına su veya cıva dolu bir şişe kullanmak geldi. Ertesi yıl ve bağımsız olarak fizikçi Cunnaeus, Hollanda'da Leyden'de aynı çözüme ulaştı. Bu buluş için şu anda bildiğimiz isimdir.

Leyden şişesi kapasitörlerin öncüsüdür ve onun çalışmasından ve yeniliğinden bu unsurlar ortaya çıktı. Hangi maddelerin şişenin içinde enerji depolamanın daha iyi olduğunu inceledikten sonra, şişeyi boş bırakıp şişenin içine ve dışına bir metal tabakası eklerseniz elektrostatik enerjinin de depolandığını fark ettiler.

Ve bu zaten bir kondansatör akım. Bir dielektrik ile ayrılmış iki metal levha.

Ve böylece biz geliyoruz bilinen ilk kurban ve kayıtlarelektrik çarpmasıyla verildi (elbette yıldırım çarpması sonucu ölen insanları saymazsak). Daha yüksek şarj elde etmek için birkaç şişe Leyden'i bir pil oluşturarak bağlamaya başladılar.

Leyden şişe pil

Ve Fransız başrahip Nollet, kuşlar ve balıklar gibi küçük hayvanların bir Leyden testinin boşalmasıyla anında öldürüldüğünü göstermiş olmasına rağmen, hiç kimse oynadıkları bu yeni enerjinin yol açabileceği tehlikeyi hayal etmemişti.

6 Ağustos 1783'te Saint Petersburg'da Profesör Richman ve yardımcılarına şarj kapasitörlerinden yıldırım çarptı. Asistana bir şey olmadı ama Richman hemen öldü. Sağlık raporu şunları söyledi:

Sadece alnında küçük bir delik, yanmış bir sol ayakkabı ve ayağında mavi bir leke vardı. […] Beyin iyiydi, akciğerin ön kısmı sağlıklıydı ama arka kısmı kanla kaplanmış kahverengi ve siyahtı.

Nasıl inşa edilir bir şişe ev yapımı Leyden.

Benjamin Franklin ve paratoner

Benjamin Franklin ve bir uçurtma ile paratoner keşfi

Muhtemelen en iyi bilinen elektrostatik hikaye, Benjamin Franklin ve onun fırtınalı gün kuyruklu yıldızlarının hikayesidir. Benjamin Franklin, Leyden şişelerinin hayranıydı.

fazlalık olduğu zaman önerdi. elektrik sıvısı çağrılacak pozitif elektrik ve eksiklik olduğunda, negatif elektrik.

Leyden şişelerinin nasıl boşaldığını gözlemleyerek, tükendiğinde sese çok benzer bir kıvılcım, gök gürültüsüne benzer bir kıvılcım yaydığını gözlemledi.

1745'te elektrikle ilgili deneylerine başladı. Yıldırımın bir elektrik yükü olduğu sezgisine sahipti ve bunu kanıtlamak istedi..

1751'de bir fırtınada metal uçlu bir uçurtma uçurdu, ipek bir ipliğe bağlıydı. Sonunda, Franklin'in yakınında metal anahtarlı ikinci bir ip vardı. Yıldırımdan gelen enerjiyi Leyden şişelerinde depolamaya geldi.

Deneyimleri için çabucak pratik bir uygulama buldu, paratoner. Şişelerin iğnesi varsa daha erken boşaldığını gözlemlemiş ve ışınların binalara gittiği ve şarj edildiği kanaatine vardığı için sivri metal bir çubuk koyup yere bağlamayı düşünmüş ki, Taburcu edilmek.

1752'de fikirlerini yayımladı. Zavallı Richard'ın Almanağı ve binalara paratonerler yerleştirildiği için başarılı oldu.

Coulomb yasası

1785'te ünlü yasasını ilan etti.

Coulomb yasası
Kullanıcıdan: DNA-Dennis3.0 TARAFINDAN CC,

Deneyimlerinden, aralarında uygulanan kuvvetin olduğu sonucuna varıldı. duran iki elektrik yükü (elektrostatik)boşlukta bulunan ve boyutları, aralarındaki mesafeye kıyasla küçük olan, aşağıdaki özelliklere sahip (dakik olan yükler için):

  1. Her iki yükü birleştiren çizgi yönünde hareket eder.
  2. Yüklerin ayırt edici olması çekici, aynı olması ise iticidir.
  3. Yüklerin miktarlarının çarpımı ile orantılıdır.
  4. Onları ayıran uzaklıkların karesi ile ters orantılıdır.

Uluslararası Birimler Sisteminde, elektrik yükünün birimi, akım şiddetinin temel birimi olan Amper (A) olan I'den başlayarak tanımlanan Coulomb (C)'dir.


Disk rotor ve yığın

1800 yılında ilk disk tabanlı jeneratörler. senin benMucit Winter idi, elin yerini sürtünme için cıva ile hazırlanmış bir deri yastık aldı, böylece daha sürekli bir sonuç elde edildi.

Aynı zamanda, yaklaşık 1799, ilk elektrolitik deneyler yapıldı.Leyden şişeleriyle aynı veya daha iyi sonuç elde edildi.

En 1800 Alessandro Volta, ilk elektrik pili olan voltaik pili tanıttı Bu tam bir devrimdi, çünkü elektrostatikle ilgili birçok sorunun üstesinden geldi ve sürekli ve istendiğinde enerji üretmeye izin verdi. Kimyasal pillerin tarihinin kronolojisini başka bir yazıda ele alacağım.

Elektrik Jeneratörü ve Faraday Kafesi

1836'da Faraday, dengedeki bir iletken içindeki elektromanyetik alanın sıfır olduğu bu fenomeni keşfetti.

Bugün bu konsept aşırı gerilim koruması olarak kullanılmaktadır. birçok radyoda, sabit disklerde, televizyonlarda, tekrarlayıcılarda ve uçaklardaki elektronik ekipmanların yıldırım tarafından yakılmasını önlemek için.

önceden 1831'de doğru akım elektrik jeneratörünü icat etti., Bir dinamo. Manyetik bir alanda kapalı bir devreyi hareket ettirirsek, bir elektromotor kuvvetinin oluştuğunu keşfetti.

Wimshurst Makinesi

Wimshurst makinesi elektrostatik jeneratör

En gelişmiş elektrostatik disk jeneratörleridir. ve yavaş yavaş bilimsel merak ve çocuklar için bir oyuncak haline getirilen bu tür makinenin zirvesini temsil ediyorlar.

Elektrostatik indüksiyon ile elektrik yüklerinin bir jeneratörüdür. Bu bölümde bu tip jeneratörler Wilhelm Holtz (1865 ve 1867), August Toepler (1865) ve J. Robert Voss (1880) tarafından geliştirilmiştir. Ancak daha az verimli makinelerdi ve polaritede çok değişiklik yapma eğilimindeydiler.

Wimshurst makinesi tüm bu sorunları çözdü. 200.000 ila 300.000 voltluk voltajlar elde edilir.

Çok iyi sonuçlar alındı ​​ve bunlar X-ray tüplerini beslemek için kullanıldı.

Blogda Wimshurst makinesi nasıl yapılır


Ruhmkorff endüksiyon bobini

indüksiyon bobini

1857'de Heinrich Daniel Ruhmkorf endüksiyon bobinini icat etti., düşük voltajlı doğru akımdan yüksek voltajlı darbeler göndermeye izin veren bir tür transformatör.

Bu keşif, tüm elektrostatik makineleri devreden çıkarmaya başlayan keşifti. Onları eski haline getirdi.


Van De Graaff jeneratörü

Van de Graaff elektrostatik jeneratör
De Zátonyi Sandor, (eğer) Fizped - Kendi çalışması, CC BY 3.0,

Bir zaman atlaması yapıyoruz ve 1931, Robert Van de Graaff, 20 milyon Voltluk yüksek voltajlar üretmek için kendi adını taşıyan jeneratörü icat etti. laboratuvardaki parçacıkları hızlandırmak için.. İlk modelinde 1,5 milyon Volt bildirdi.

Doğru akım jeneratörüdür. Yükleri kayıştan aşağı, genellikle bir küre olan içi boş bir elemana gönderir.

Bir Van de Graff hızlandırıcı tarafından sürdürülen en yüksek potansiyel, Tandem tarafından "Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı"ndaki "Holifield Radyoaktif İyon Işın Tesisi"nde ulaşılan 25.5 MV'dir.

Ikkaro'da Jeneratör nasıl yapılır Van de graaff


elektrostatik buhar jeneratörü

Bu jeneratörü alıntılamak istiyorum çünkü çalışması şimdiye kadar gördüklerimizden farklı bir prensibe dayanmaktadır.

Bir memeden bastırılan nemli buhar, elektrik yüküne neden olur. Bakımları zor ve çok pahalı makinelerdi, ancak zamanında iyi sonuçlar verdiler.

Sonuç

Elektrik, on yedinci yüzyıldan günümüze kadar büyük teknik ve teorik ilerlemeler kaydetti. XIX yüzyılın ikinci yarısı olmak, yüzlerce gelişme ve modifikasyonla bir mühendislik apotheosis'idir.

Bu testte, üretilen elektrostatik jeneratörler aracılığıyla statik elektriğin gelişimini izledik. Keşfinden son jeneratörlere kadar.

Gördüğünüz gibi, bahsettiğim halde, elektrik pilleri, elektroliz veya doğru ve alternatif akım üretimi, akımların savaşı veya elektriğin tarihi ile ilgili çok çeşitli konulara girmedim. ama o kadar geniş bir konu ki elektriğin keşfinden bu yana ilk aşama diyelim ki elektrostatik üzerine odaklanarak daraltmak istedim.

Elektrostatik alanında önemli bir nokta bıraktığımı görürseniz veya bu konuda çalışan mucitler, mühendisler ve bilim adamları bana yorum bırakmaktan çekinmeyin.

Fuentes

Yorum yapın