kategorier: Utvalgte artikler » Interessante fakta
Antall visninger: 32012
Kommentarer til artikkelen: 2
Tsar - elektrofor
Sommeren 1814 Napoleons vinner All-Russian keiser Alexander den første besøkte den nederlandske byen Haarlem. Den utmerkede gjesten ble invitert til det lokale akademiet. Her, som historiografen skrev, "Den store elektriske maskinen vakte først oppmerksomheten fra Hans Majestet." Laget i 1784. bilen gjorde virkelig stort inntrykk. To glassskiver med en diameter på en persons høyde roterte på en felles akse med innsats fra fire personer. Friksjonselektrisitet (triboelektrisitet) ble levert for å lade batteriet til to-Leidens bokser, kondensatorer fra den tiden. Gnister fra dem nådde en lengde på mer enn en halv meter, noe keiseren var overbevist om.
Hans reaksjon på dette sentraleuropeiske mirakelet med teknologi var mer enn behersket. Fra barndommen var Alexander kjent med en enda større maskin, og den ga flere av disse gnistene. Den ble laget. enda tidligere i 1777. i hjemlandet i St. Petersburg var det enklere, tryggere og krevde mindre tjenere enn nederlendere. Keiserinne Catherine II under tilstedeværelse av barnebarna hennes underholdt seg ved hjelp av denne maskinen ved elektriske eksperimenter i Tsarskoye Selo. Deretter ble hun, som en sjelden utstilling, overført til St. Petersburg Kunstkamera, deretter ble hun, etter en eller annen orden, ført derfra og sporene hennes gikk tapt.
Alexander fikk vist teknikken dagen før i går. Prinsippet om å produsere strøm ved bruk av friksjon har ikke blitt brukt på mer enn 200 år, mens ideen bak den innenlandske maskinen fremdeles brukes i moderne laboratorier på skoler og universiteter i verden. Dette prinsippet - elektrostatisk induksjon - ble oppdaget og først beskrevet i Russland av den russiske akademikeren, hvis navn få mennesker kjenner, og dette er urettferdig. Jeg vil minne om dette for den nåværende generasjonen.
Hvorfor trengte du en kjempebil?
Beskrivelser av verk produsert i St. Petersburg på en gigantisk maskin ble ikke funnet. Det er kjent at i de samme årene i Instrument Chamber of Academy of Sciences på Vasilievsky Island ble elektriske generatorer produsert fra "pocket" -generatorer for underholdning og selvbehandling i familiens krets, til serielle for fysiske laboratorier av forskere. Hvorfor laget de en dyr monsterbil? Kan jeg svare på dette spørsmålet?
Dette er hva vår ønsket liste førte til.
I 1769 i den italienske byen Brescia slo lynet ned i en kirke, i kjellerne hvor rundt 100 tonn krutt var lagret. Eksplosjonen som fulgte etter slag, ødela en del av byen og tusenvis av innbyggerne. Gitt denne allment kjente saken henvendte den britiske regjeringen seg til forskere fra akademiet for å anbefale pålitelig lynbeskyttelse for sine pulverdepoter. På grunn av Royal Society of London, blant medlemmene der også var en amerikansk lynstangoppfinner B. Franklin, ble et lynbeskyttelsesanlegg foreslått og utført på lager i Perflit i England.
Og nå, ved hjelp av moderne kunnskap, kan man ikke gi 100% garanti for beskyttelse av strukturer ved hjelp av lynstenger (mer korrekt lynstenger). Og ironisk nok i 1772. lynstangen installert i samsvar med alle regler beskyttet ikke lagrene mot lyn. Hun “skled” fra beskyttelsesnålen, men handlet svakt og lageret eksploderte ikke. Denne saken gjorde mye støy, også i Russland.
Her i St. Petersburg i 15 år er klokketårnet til Peter og Paul-katedralen, restaurert etter et lynnedslag i 1756, blitt restaurert. Da i 1772 Hovedreparasjonen av klokketårnspiret, ledet av restaureringsarkitekten A. Dyakov, var fullført, han vendte seg til det lokale akademiet med en anbefaling om beskyttelse, "slik at lynet ikke ville føre til at en spitz skulle brenne". 25. januar 1773 Akademikonferansen påla professorene Epinus, Kraft og Euler å uttrykke sine synspunkter på hvordan du installerer denne beskyttelsen.I følge dokumenter er det kjent at professor i fysikk VL Kraft i februar henvendte seg til ledelsen for akademiet med en forespørsel “om å slippe en av de elektriske maskinene fra instrumentkammeret til fysikkontoret”. Angivelig for eksperimenter ..
Det er tydelig at Kraft måtte gi byggherrer spesifikke data: om materialene til lederne, deres diameter, materiale og høyde på luftterminalen, etc. Det er nå kjent at lynstrømmer når hundrevis av ampere, og ladningspotensialet til skyer er millioner volt. Men så var det ingen volt eller ampère, det var bare en måte å lage en prosessmodell, skaffe data og ekstrapolere dem til tordenvær prosesser. Dessuten ville nøyaktigheten til de oppnådde dataene være høyere, jo mer elektrisk en maskin kunne implementere en mer lik en virkelig tordenvær. En vanlig maskin var ikke bra: den kunne ikke smelte en kobbertråd en millimeter tykk. Det var nødvendig å finne en vei ut.
Russiske akademikere sendte en forespørsel til London, men selv der visste de lite om de etterspurte problemene. Selv om de selv eksperimenterte med å lage en "kunstig sky" på mer enn 50 meter i lengde og en halv meter i bredden. Resultatene de fikk var motstridende. Triboelektrisk maskin nærmet seg finalen. For å skape høye potensialer er det umulig å lage glassskiver med en diameter på for eksempel fem meter. Sentrifugalkraften i en ulykke vil sikkert gjøre dem om til tusenvis av fragmenter som er farlige for eksperimentere. Det var nødvendig å lage en annen høyspenningskilde med strøm for eksperimenter.
Et slikt tilfelle dukket opp i 1776, da en elektrisk generator ble oppfunnet, som var helt annerledes enn de eksisterende, men som genererte elektriske ladninger i parametre enda høyere enn en friksjonsmaskin. Utformingen var enkel, så for produksjonen ble den dispensert av spesialistene sine. (Fig. 1) Eksperimentene ble utført. Og 8. mai 1777. arkitekten Dyakov informerte vitenskapsakademiet om fullføringen av arbeidet med lynets spire. Og nå er spiret med en høyde på 122,5 meter pålitelig beskyttet til dags dato. Men hvis amerikanere, britere og tyskere kjenner navnet på heltene deres i kampen mot lynet, kan man i russiske lærebøker om vitenskapens historie lese at V.L. eksperimentelt var Kraft slett ikke interessert. ” Og dette er mer enn rettferdig.
WOver kunnskap.
10. juni 1775 den italienske fysikeren A. Volta kunngjorde sin oppfinnelse av en ny strømkilde: "Jeg presenterer deg et organ som bare blir elektrifisert, aldri mister sin elektrisitet og hardnakket opprettholder styrken i handlingen." Forfatteren kalte denne enheten ordene “elettroforo perpetuo”, som kan oversettes som “strøm som strømmer for alltid”. Enheten var enkel før primitivismen. Navnet i fysisk terminologi ble redusert til ordet "elektrofor", men suksessen med applikasjonen var overveldende. For å motta elektriske ladninger i store mengder var det ikke nødvendig å bruke tjenestene til eksisterende elektriske maskiner.
Volta anså seg ikke som den eneste oppfinneren av enheten. Som enhver stor vitenskapsmann, æret han fordelene til forgjengerne. Her er hans ord: "Epinus og Wilke forutså denne ideen og oppdaget fenomenet, selv om de ikke konstruerte det ferdige apparatet." Hva slags forventning er det? Ja, og navnet Epinus finnes i denne teksten for andre gang. Og dette er ingen tilfeldighet.
Professor ved University of Rostock F. Epinus og hans student I. Wilke i elektrisitetsfunn er et fenomen som nå kalles elektrisk induksjon. Betydningen av funnet kan forklares på følgende måte: hvert organ som er plassert i et elektrisk felt blir elektrisk. Senere vil Epinus bli invitert til Russland fra 1757. han vil bli medlem av St. Petersburg Academy of Sciences. Her vil han bo til slutten av livet, og her vil han skrive sitt viktigste livsverk - "Erfaring i teorien om elektrisitet og magnetisme."Den ble utgitt i St. Petersburg i 1759. og ble veldig populær blant fysikere. Jeg ble kjent med dette arbeidet og A. Volta. Han trakk spesiell oppmerksomhet til opplevelsen fra St. Petersburg-akademikeren, som vi vil gjengi nedenfor.
På to glassglass A og B er det installert en metallstang C i en lengde på en halv meter. I endene av denne stangen er to andre blokkvekter 1 og 2 plassert (fig. 2). Hvis du tar med (uten å berøre) den revne vokspinnen fra siden av den første vekten, kan du sørge for når du fjerner de små vektene at de er ladet. Den første er positiv, den andre er negativ strøm. Dessuten kan en slik operasjon uten å gni flere vokspinner gjøres så mange ganger du vil. Tetningsvoksen minket ikke. I prinsippet var en maskin for å lade karosserier med elektrisitet klar .. Det var mulig i stedet for vekter å sette på en bar ethvert organ som skulle elektrifiseres og å elektrifisere dem. Hvorfor ikke en evigvarende bevegelsesmaskin?
Det var en prototype av Volta elektrofor, hvis mekanisme er veldig enkel å forklare for samtidige. Rivet tetningsvoks lades negativt. Det skaper et elektrisk felt som virker på de frie elektronene i en metallstang. Når de har en negativ ladning, blir de omfordelt i stangen på en slik måte at de akkumuleres i vekten 2 og forblir underskudd i vekten 1. I endene av stangen oppstår en potensiell forskjell. Hun kan kastes etter vilje. Geniet til Volta var nødvendig for å bruke dette fenomenet i praksis og til og med for å redusere de magre rekvisittene i installasjonen av Epinus. Volta bruker ikke vekter i det hele tatt. Akkurat i det øyeblikket han bringer voksen, berører han i enden av stangen motsatt voks med fingeren. Det er tydelig at overflødige elektroner strømmet gjennom fysikerens kropp inn i "jorden". Nå, da tetningsvoksen ble fjernet, viste det seg at hele stangen var ladet med positiv strøm. Med dette prinsippet var det allerede mulig å lage en elektrisk maskin mer praktisk enn friksjonsmaskiner. Men ikke bare dette var fordelen med den nye bilen.
Det viser seg at en elektroforemaskin ikke bare er i stand til å lade, men også øke det elektriske potensialet mange ganger. Og Volta utnyttet denne eiendommen da han beviste identiteten til elektrisitet, oppnådd i en galvanisk celle og elektrisitet produsert av friksjon, så vel som lynets ladning av skyen. Alle disse anklagene viste seg å være av samme art. Og det ble påvist med elektrofor.
Hvordan fungerte den gigantiske elektroforen?
En oval, tinndekket stor "stekepanne" med et område på rundt fire kvadratmeter (!!!) ble fylt med en frossen smelte av harpiks og voks. Hun lå ved foten av elektroforen. På den, på mer enn to meter høye stativer, på tau som gikk gjennom blokkene, hang en annen skivepanne, litt mindre. Dimensjonene til hele maskinen var 3 x 2,5 x 1,5 meter. (Fig. 1). Tilgi de middelalderske kunstnerens grafiske feil. Beskrivende geometri som lar deg skildre tredimensjonale tegninger på et plan vises først i 1799.
Vi forenklet tegningen spesielt for å forstå prinsippet om maskinen. (Fig. 3) Et par skivepanner, isolert med silketau fra hverandre, er en luftkondensator med variabel kapasitet. Husk at kapasitansen til en kondensator er omvendt proporsjonal med avstanden mellom platene. Jo mindre avstand, desto større er kapasiteten og omvendt. Eksperimenterens kapasitet ble endret ved å heve og senke en suspendert panne. For å fjerne ladninger ble en kobberkule B loddet til den øvre delen av den bevegelige pannen, for den nedre A.
Arbeidet med elektroforen begynte med eksitering av en ladning i den nedre "pannen". Dette kan gjøres ved å gni harpiksen med en vanlig pelslue. Denne prosedyren ble utført om gangen. Da falt den bevegelige delen av elektroforen så lavt som mulig, men ikke tillot kontakt med den nedre "pannen". Det er dette som skjer i den.
Vi vet at den øvre disken er laget av metall, og metallene har en krystallinsk struktur. Disse krystallene kan betraktes som et gitter av positive metallioner, hvis celler er fylt med elektroner. Disse elektronene kan sammenlignes med gassmolekyler som beveger seg kontinuerlig. Når den øvre disken nærmer seg den nedre, øker hartsets negative felt på negativt ladede elektroner mer og mer. Dette fører til at elektronene som skyver ut diffunderer inn i den øvre delen av disken og også inn i den loddede kobberkulen C. Som et resultat får den øvre delen av den bevegelige "stekepannen" et overskudd av elektroner med en mangel i den nedre. Følgelig er den øvre delen av den bevegelige skiven og ballen C negativt ladet, og den nedre er positiv.
Hvis lederkulen B eller C nå er jordet, vil overskuddet av elektroner strømme fra toppen av "pannen" til bakken, noe som gjør den nøytral, men mangelen på elektroner i bunnen vil forbli. På elektroforen sin utførte Volta denne prosedyren med en berøring av en finger, og i den gigantiske ene, hvor ladningen var stor, var strømningene som strømmet gjennom eksperimentøren store og kunne skade elektrisatoren. Derfor kom designerne av maskinen med en spesiell jordelektrode, som fungerte automatisk. Ved senking av toppen av pannen var ballen C i kontakt i den laveste posisjonen med den jordede kulen D, gjennom hvilken elektroner strømmet ned i bakken. Med en svak økning i den øvre disken ble kontakten avbrutt og mangelen på elektroner spredte seg allerede til hele disken. Og potensialet til denne ladningen økte med økende høyde på disken. Denne regelmessigheten ble først lagt merke til i verdenshistorien tilbake i 1759 av St. Petersburg akademiker F.U.T. Epinus.
Vanligvis blir det ikke helt forstått av studenter, selv om det ikke er forbudt for noen å gjenta opplevelsen av Epinus, og dette er relativt enkelt å gjøre. Denne regelmessigheten registreres enkelt ved hjelp av symboler i formelen, som er i hvilken som helst lærebok for elektroteknikk. Mistilliten til studentene i resultatene av dette eksperimentet er sannsynligvis forårsaket av ideen om en kondensator med variabel kapasitet som en slags evig bevegelsesmaskin som den øker ladepotensialet fra. Men økningen i potensial kommer på bekostning av energikostnader for det mekaniske arbeidet med å spre platene. Tross alt tiltrekkes kondensatorplatene ladet med motsatte ladninger til hverandre med en viss kraft som må overvinnes.
Selvfølgelig er det umulig å simulere prosessen med et lynutslipp selv ved hjelp av en slik elektrofor-gigant, men inntil nå oppnås høye potensialer for fysikkladninger ved å bruke van de graaff bilerhvor ladningene mekanisk leveres til gigantiske lederkuler.
Vi vet ikke potensialet i tiltalen som ble mottatt på tsarelektroforen, men en ukjent forfatter skrev i arkivkilder: “Hun (maskinen) er klar til å treffe alle som tør å ta på ballen hennes. Det er kjent fra erfaring at denne elektroforen til og med kan drepe en okse. Forferdelig kraft! ”
Skaperne av St. Petersburg-giganten.
Navnene på designerne av den gigantiske maskinen er kjent for oss fra ordene fra den berømte fysikeren Johann Bernoulli, som besøkte Petersburg i 1778. Dette er professor ved St. Petersburg Academy of Sciences Wolfgang Ludwig Kraft (1743-1814) og mekanikeren til det samme akademiet, den russiske håndverkeren I.P. Kulibin (1735-1818). I en av de moderne bøkene om elektrisitet kan man lese: "I den tekniske utformingen av induksjonsmaskiner er til og med det sofistikerte øyet ikke lett å forstå deres enkle grunnleggende prinsipper." Den fantastiske personen var Kulibin. Han lærte uavhengig en gang å lage teleskoper ikke verre enn engelsk, og han polerte personlig linsene. Dette var også tilfelle med elektroforen, hvis essens også er uforståelig for mange ingeniører. Så æren av å konstruere en gigantisk elektrofor hører helt til våre landsmenn.
Den etniske tyske V.L.Kraft kan ikke betraktes som en utlending.Han ble født og døde i St. Petersburg og i fysikkens historie finnes navnet hans i den russiske versjonen - Login Yuryevich. Det var ikke hans feil at han ikke fikk lov til å jobbe innen fysikk. Catherine II identifiserte ham som lærer for sine mange barnebarn, blant dem var fremtidige keisere Alexander I og Nicholas I.
Catherine II brøt også sin vitenskapelige karriere også til St. Petersburg-akademikeren, pioner for elektrisk induksjon F.U.T. Epinus (1724-1802), en av de mest lovende spesialistene på datidens elektrisitetsfelt. Han var forpliktet til å dekryptere den avskjedde diplomatiske korrespondansen fra utlendinger fra St. Petersburg for keiserinnen. Men det er ingen tvil om at han deltok i etableringen av en gigantisk maskin som konsulent. Overbelastningen ved å dechiffrere diplomatiske sendinger var så stor at han ble alvorlig syk med en psykisk sykdom og på slutten av livet ikke kunne gjøre vitenskap.
Skjebnen til denne bilen er ukjent. Etter noens ordre ble hun tatt ut av Kunstkamera. Og det er kanskje ikke uten grunn. De var redde for henne, og av den grunn. Det ble funnet at elektroforer kan fungere uten å gi ham en foreløpig siktelse. For den gigantiske elektroforen var det nok lett bris over den nedre pannen. for å få høye, dødelige potensialer på toppen.
Hvorfor er denne artikkelen skrevet?
Alt dette skal vise leseren at det er veldig enkelt å oppnå elektriske potensialer selv hjemme. Å finne mulighetene for deres praktiske anvendelse er et spørsmål om hjernen til moderne Kulibins. Mulighetene for å bruke statisk elektrisitet finnes sannsynligvis også i hverdagen. Det er bare nødvendig å bli interessert i oppfinnere. Og her er to eksempler på dette.
På 40-tallet av forrige århundre utviklet patriarken til sovjetiske fysikere A.F. Ioffe en elektrostatisk generator for å drive en røntgenmaskin. Generatoren var enkel og pålitelig. Så kom han på ideen om å overføre hele landets elektriske kraftindustri til elektrostatikk. Da blir opptransformatorer og likerettere for overføringslinjer unødvendige. Likestrømoverføringer er de mest økonomiske, jo mer forsvinner tapet under transformasjonen. Men akk, for en stor elektrisk kraftindustri er et slikt system umulig for praktisk produksjon av generatorer. Men det er også lite strømforbrukere, spesielt siden statiske generatorer ikke lager magnetiske felt og har veldig lett vekt.
Det er kjent at tilbake i 1748. den store amerikaneren B. Franklin brukte en statisk drevet motor til praktiske formål - han vendte en kalkunspyd over en stekepanne. Nå er slike motorer glemt, selv om de ikke har viklinger, elektrisk stål og kobber. Dette betyr at de kan være veldig pålitelige i drift. Slike motorer er veldig lovende for romfartsapplikasjoner. Videre løfter utviklingen av polymerkjemi oss nye dielektriske materialer.
Så du kan tenke i denne retningen.
Se også på elektrohomepro.com
: