静电发生器:静电的历史

Wimshurst 的静电发生器机器。 静电发生器的历史

科学技术的历史是不断发展的发现和改进。 一个很好的例子是静电机器或发电机。 在这篇短文中,我们将按时间顺序了解电力的历史 与静电相关的发现及其技术应用,尤其是发电机的形式,因为人们发现摩擦琥珀会吸引某些物体,而且人们并不知道为什么即使是最现代的发电机现在也已成为用于教学和休闲物理游戏的过时机器。

静电发生器能够产生高电压但电流非常小。. 它们基于摩擦,来自我们必须贡献的机械能,以在两种材料中实现摩擦,一部分转化为热量,另一部分转化为静电能。

古希腊。 开端。

有提到琥珀用布或皮肤摩擦后对物体的吸引力,但并没有超越。 没有人想到这种吸引力可以不断产生并投入实际应用。

正如我所说,已经描述了效果,但没有进一步研究。 直到 XNUMX 世纪,这一领域才会有重大进展 威廉·吉尔伯特和奥托·冯·格里克 尤其是在 XNUMX 世纪,得益于富兰克林、普里斯特莱和库仑的作品。

自然现象

自古埃及以来,与电有关的影响,从放电的鱼到闪电,已经有了详细的描述,但没有人了解这些现象或将它们联系起来。 他们是个谜。

公元前585年,希腊哲学家 米利都的泰勒斯研究了吸引铁的磁石的特性,并将其与吸引多种物体的琥珀的特性进行了比较. 他是第一个引用琥珀这一特性的人。 在希腊语中,琥珀是 Elektron。

XNUMX世纪革命开始

事情就到这里开始了。 XNUMX 世纪下半叶,他们开始狂热地做出越来越多与电有关的发现。

威廉吉尔伯特给出了电的名字
威廉·吉尔伯特 (1544 - 1603)

1600 年的威廉吉尔伯特 发现水晶和一些宝石在摩擦时也会吸引物体,例如琥珀。 他称所有这些物质都是电的,因为它们与琥珀具有相同的特性 正如我们在希腊语中所说的那样,它被称为 Elektron,这种现象被称为电. 这个表达出现在他的著名著作 De Magnete 中。

我们已经在这里有了我们心爱的电力。 由于如果没有变化来改变身体,这种电似乎会留在身体中,所以它被称为静电。

威廉吉尔伯特还发明了验电器 一个让你知道身体是否加载的工具

在博客上 自制验电器的制作方法

奥托·冯·格里克的硫磺球

奥托·冯·格里克的硫磺球

1660 年,以真空实验和 1602 年发明气泵而闻名的 Otto von Guericke (1686-1645) 发明了第一台简单的静电发生器。 它由一个硫磺球或球体组成,它绕着一个带有曲柄的轴旋转,并通过与手摩擦来发电。

它可以无限地充电和卸载,甚至可以用带电的球产生火花。

Guericke 通过将熔化的硫磺倒入空心玻璃球中来制作他的球。 硫磺冷却后,玻璃模具破裂。 他们后来发现,玻璃球本身也取得了同样的结果。

Hauksbee 汞放电灯和发生器

科学研究仍在继续,第一个真正实用的用途出现了。

豪克斯比发电机

1706 年,这位英国物理学家建造了一个用曲柄旋转的水晶球,它通过摩擦产生比硫球更大的电荷。

据观察,如果摇晃 Evangelista Torricelli 发明的水银气压计,在黑暗中观察空的部分,它就会发光。 所以在 1730 年 Francis Hauksbee,发明了第一盏汞气体放电灯. 他设计了一种机器,它由一个转子组成,用于在真空室中摩擦一个小的琥珀色圆盘,当真空室中有汞蒸气时,它就会被点燃。

奇怪的用途

正如我在硫球部分所说的那样,玻璃模具和硫磺一样可以制作静电发生器。 所以温克勒用啤酒杯作为转子设置了他的静电机(我只在 一个网 我无法对比这些信息。 我离开它是因为它对我来说似乎很好奇和可信,但要小心)

静电及其机器在 XNUMX 世纪成为人们想要尝试的玩具。 人们想要感受电击和设备,例如 «电吻«,一对夫妇被放置在平台上,让他们带上静电,当他们接吻时,火花就会跳起来。

电吻,一个 XNUMX 世纪的室内游戏,用于试验电

和往常一样,骗子出现了,他们利用人们声称可以通过电击治愈疾病。 正如他们对磁性所做的那样,如今他们对各种产品、石头、漂白剂和其他产品也如此。 人类从未从流浪汉和骗子中拯救出来.

莱顿瓶

莱顿瓶

1745 年,Ewald Jürgen von Kleist(1700-1748)发明了莱顿瓶或莱顿罐。 在试图找到一种储存电能的方法时,他想到了使用装满水或水银的瓶子。 第二年,物理学家库尼厄斯独立地在荷兰莱顿找到了同样的解决方案。 这是我们目前已知的发明名称。

莱顿瓶是电容器的先驱 并且从它的研究和创新中产生了这些元素。 在研究了哪些物质更适合在瓶子内储存能量后,他们意识到如果你让瓶子空着,在瓶子内外加一层金属,静电能量也会储存起来。

而这已经是一个 冷凝器 当前的。 由电介质隔开的两个金属片。

所以我们来 第一个已知的受害者和记录通过电击给予(当然,不包括被雷击致死的人数)。 为了获得更高的电荷,他们开始连接几瓶 Leyden 形成电池。

莱顿瓶电池

尽管法国住持诺莱 (Nollet) 已经表明,莱顿 (Leyden) 壶喷出的水会立即杀死鸟类和鱼类等小动物,但没有人想象过这种新能量所带来的危险。

6 年 1783 月 XNUMX 日,在圣彼得堡,里奇曼教授和他的助手被充电电容器的闪电击中。 助理什么也没发生,但里奇曼立即死亡。 医学报告说:

他只有额头上有一个小洞,左脚鞋被烧毁,脚上有一块蓝色的污渍。 […] 大脑很好,肺的前部健康,但后部呈棕黑色,有血。

如何建立一个 一瓶自制的莱顿.

本杰明富兰克林和避雷针

本杰明·富兰克林和带风筝的避雷针的发现

最著名的静电故事可能是本杰明富兰克林和他的暴风雨日彗星的故事。 本杰明富兰克林是莱顿瓶的粉丝。

他提议,当有过量 电液 它将被称为 正电 当有不足时, 负电.

观察莱顿瓶是如何放电的,他观察到当耗尽时它会发出火花,非常类似于声音,噼啪声,类似于雷声。

1745年,他开始了他的电实验。 他有一种直觉,即闪电是一种电荷,并想证明这一点.

1751 年,他在暴风雨中放飞了一只带有金属尖端的风筝,它系在一根丝线上。 最后,在富兰克林附近,有第二根带金属钥匙的弦。 他来将闪电的能量储存在莱顿瓶中。

他很快就为自己的经验找到了实际应用, 避雷针. 他观察到如果瓶子有针,它们会更早放电,并且既然他得出结论,射线会射向建筑物并带电,他就想把一根尖金属棒连接到地面,这样它就可以了。出院。

1752 年,他将他的思想发表在 可怜的理查德年鉴 由于在建筑物中安装了避雷针,因此取得了成功。

库仑定律

1785 年,他阐明了他著名的法律。

库仑定律
来自用户: Dna-丹尼斯,抄送 3.0,

根据他们的经验,可以推断出两者之间施加的力 两个静止电荷(静电),位于真空中,与分隔它们的距离相比,其尺寸很小, 具有以下特点 (对于准时的负载):

  1. 它在连接两个电荷的线的方向上起作用。
  2. 如果收费是可区分的,则是有吸引力的,如果它们相同则是排斥的
  3. 它与负载量的乘积成正比
  4. 它与分隔它们的距离的平方成反比。

在国际单位制中,电荷单位是库仑 (C),其定义从电流强度 I 的基本单位开始,即安培 (A)


盘式转子和堆栈

1800 年第一个 基于磁盘的生成器。 你的我发明者是 Winter,手被替换为用汞准备的皮革垫子进行摩擦,从而获得更连续的结果。

同时,约 1799 年,进行了第一次电解实验获得了与 Leyden 瓶相同或更好的结果。

En 1800 亚历山德罗·伏特 (Alessandro Volta) 推出了第一块电池,伏打电池 那是一场彻底的革命,因为它克服了许多静电问题,并允许连续随意地产生能量。 我将在另一篇文章中讨论化学电池历史的年表。

发电机和法拉第笼

1836 年法拉第发现了这种现象,即处于平衡状态的导体内部的电磁场为零。

今天这个概念被用作浪涌保护 在许多收音机、硬盘驱动器、电视机、中继器中,以及保护飞机上的电子设备不被雷击烧毁。

先前 1831年他发明了直流发电机, 一种 发电机. 他发现,如果我们在磁场中移动闭合电路,就会产生电动势。

温姆赫斯特机器

威姆赫斯特机静电发生器

它们是最先进的静电圆盘发电机 它们代表了这种机器的顶峰,这种机器逐渐被归为科学好奇心和儿童玩具。

它是通过静电感应产生电荷的发生器。 在本节中,这种类型的生成器由 Wilhelm Holtz(1865 年和 1867 年)、August Toepler(1865 年)和 J. Robert Voss(1880 年)开发。 但它们是效率较低的机器,并且极性有很大变化。

Wimshurst 机器解决了所有这些问题。 可实现 200.000 至 300.000 伏的电压。

获得了非常好的结果,并将它们用于馈送 X 射线管。

在博客上 如何制造一台 Wimshurst 机器


Ruhmkorff 感应线圈

感应线圈

1857 年 Heinrich Daniel Ruhmkorf 发明了感应线圈,一种允许从低压直流电发送高压脉冲的变压器。

这一发现使所有静电机器开始降级。 它使它们过时了。


范德格拉夫发电机

范德格拉夫静电发生器
De 扎托尼·桑多尔, (ifj.) Fizped - 自己的作品,CC BY 3.0,

我们花点时间去 1931 年,Robert Van de Graaff 发明了以他的名字命名的发电机,可以产生 20 万伏特的高压 在实验室加速粒子.. 在他的第一个模型中,他报告了 1,5 万伏特。

它是直流发电机。 将电荷沿着传送带传送到一个空心元件,通常是一个球体。

Van de Graff 加速器维持的最高电位为 25.5 MV,由“橡树岭国家实验室”的“Holifield 放射性离子束设施”中的 Tandem 达到

在伊加罗 发电机的制作方法 范德格拉夫


静电蒸汽发生器

我想引用这个生成器,因为它的操作基于与我们目前看到的不同的原理。

通过喷嘴加压的湿蒸汽会产生电荷。 这些机器难以维护且非常昂贵,但它们在当时取得了良好的效果。

结论

从 XNUMX 世纪到现在,电力在技术和理论方面取得了巨大的进步。 作为十九世纪下半叶的工程神化,数百个进步和修改。

在本次测试中,我们通过制造的静电发生器跟踪了静电的演变。 从它的发现到最后的生成器。

你可能已经看到了,虽然我已经提到过,但我并没有深入研究电池、电解,或者直流和交流的产生,电流之战,或者与电力历史相关的各种各样的话题。,但这是一个如此广泛的话题,我想通过专注于静电学来缩小范围,比方说,这是自发现电以来的第一阶段。

如果你看到我在静电学领域或研究它的发明家、工程师和科学家留下了一个重要的观点,请不要犹豫给我留下评论。

来源

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