categorieën: Aanbevolen artikelen » Interessante feiten
Aantal keer bekeken: 32012
Reacties op het artikel: 2
Tsaar - elektrofoor
In de zomer van 1814 Winnaar Napoleons winnaar All-Russian keizer Alexander de Eerste bezocht de Nederlandse stad Haarlem. De vooraanstaande gast was uitgenodigd op de plaatselijke academie. Hier, zoals de historicus schreef: "De grote elektrische machine trok allereerst de aandacht van Zijne Majesteit." Gemaakt in 1784. de auto maakte echt een grote indruk. Twee glazen schijven met een diameter van iemands lengte gedraaid op een gemeenschappelijke as door de inspanning van vier personen. Wrijvingselektriciteit (tribo-elektriciteit) werd geleverd om de batterij van Leiden-blikken met twee emmers op te laden, condensatoren uit die tijd. Vonken van hen bereikten een lengte van meer dan een halve meter, waarvan de keizer overtuigd was.
Zijn reactie op dit Midden-Europese technische wonder was meer dan ingetogen. Van kinds af aan kende Alexander een nog grotere machine en die gaf meer van deze vonken. Het is gemaakt. zelfs eerder in 1777. in zijn thuisland in St. Petersburg was het eenvoudiger, veiliger en vereiste minder bedienden dan de Nederlanders. Keizerin Catherine II vermaakte zich in aanwezigheid van haar kleinkinderen met behulp van deze machine door elektrische experimenten in Tsarskoye Selo. Toen werd ze, als een zeldzame tentoonstelling, overgebracht naar de Kunstkamera in St. Petersburg, vervolgens werd ze op een of andere manier daar weggehaald en waren haar sporen verloren.
Alexander kreeg de techniek van eergisteren te zien. Het principe van het genereren van elektriciteit met behulp van wrijving wordt al meer dan 200 jaar niet toegepast, terwijl het idee dat ten grondslag ligt aan de huishoudelijke machine nog steeds wordt gebruikt in moderne laboratoria van scholen en universiteiten in de wereld. Dit principe - elektrostatische inductie - werd ontdekt en voor het eerst beschreven in Rusland door de Russische academicus, wiens naam maar weinig mensen kennen, en dit is oneerlijk. Ik zou dit aan de huidige generatie willen herinneren.
Waarom had je een gigantische auto nodig?
Beschrijvingen van werken die op een gigantische machine in St. Petersburg zijn gemaakt, zijn niet gevonden. Het is bekend dat in dezelfde jaren in de Instrumentkamer van de Academie van Wetenschappen op Vasilievsky-eiland elektrische generatoren werden vervaardigd van "pocket" -generators voor entertainment en zelfbehandeling in de familiekring, tot seriële voor fysieke laboratoria van wetenschappers. Waarom hebben ze een dure monster-auto gemaakt? Kan ik deze vraag beantwoorden?
Dit is waar onze lijst met gezochte tot heeft geleid.
In 1769 in de Italiaanse stad Brescia trof de bliksem een kerk, in de kelders waarvan ongeveer 100 ton buskruit werd opgeslagen. De explosie na de slag verwoestte een deel van de stad en duizenden van haar inwoners. Gezien dit algemeen bekende geval wendde de Britse regering zich tot wetenschappers van haar academie om betrouwbare bliksembeveiliging aan te bevelen voor haar poederdepots. Om redenen van de Royal Society of London, onder wiens leden er ook een Amerikaanse bliksemafleider-uitvinder B. Franklin was, werd een bliksembeveiligingsinstallatie voorgesteld en uitgevoerd in pakhuizen in Perflit in Engeland.
En nu, met behulp van moderne kennis, is het onmogelijk om een 100% garantie te geven voor de bescherming van structuren met behulp van bliksemafleiders (beter gezegd bliksemafleiders). En ironisch genoeg in 1772. De volgens alle regels geïnstalleerde bliksemafleider beschermde de magazijnen niet tegen bliksem. Ze "gleed" uit de beschermende pin, maar handelde zwak en het magazijn explodeerde niet. Deze zaak maakte veel lawaai, ook in Rusland.
Hier in Sint-Petersburg is gedurende 15 jaar de klokkentoren van de Peter en Paul-kathedraal gerestaureerd, die na een blikseminslag in 1756 is afgebrand. Toen in 1772 De hoofdreparatie van de toren van de klokkentoren, geleid door de restauratiearchitect A. Dyakov, was voltooid. Hij wendde zich tot de plaatselijke academie met een aanbeveling voor bescherming, "zodat bliksem geen spits zou veroorzaken". 25 januari 1773 De Academieconferentie droeg de professoren Epinus, Kraft en Euler op om hun mening te geven over hoe deze bescherming moet worden geïnstalleerd.Volgens documenten is het bekend dat in februari professor natuurkunde VL Kraft zich tot de leiding van de academie wendde met een verzoek “om een van de elektrische machines uit de instrumentkamer vrij te geven aan het natuurkundekantoor”. Blijkbaar voor experimenten ..
Het is duidelijk dat Kraft bouwers specifieke gegevens moest geven: over de materialen van de geleiders, hun diameter, materiaal en hoogte van de luchtterminal, enz. Het is nu bekend dat bliksemstromen honderden ampères bereiken, en het laadpotentieel van wolken is miljoenen volt. Maar toen waren er geen volt of ampère, er was maar één manier om een procesmodel te maken, gegevens te verkrijgen en deze te extrapoleren naar onweersprocessen. Bovendien zou de nauwkeurigheid van de verkregen gegevens hoger zijn, hoe meer elektrisch een machine zou kunnen implementeren die meer lijkt op een echte onweersbui. Een gewone machine was niet goed: het kon een koperdraad van één millimeter dik niet smelten. Het was noodzakelijk om een uitweg te vinden.
Russische academici hebben een verzoek naar Londen gestuurd, maar zelfs daar wisten ze weinig van de gevraagde problemen. Hoewel ze zelf experimenteerden door een 'kunstmatige wolk' te maken van meer dan 50 meter lang en een halve meter breed. De resultaten die ze ontvingen waren tegenstrijdig. De tribo-elektrische machine naderde zijn finale. Om high potentials te creëren, is het onmogelijk om glazen schijven te maken met een diameter van bijvoorbeeld vijf meter. De middelpuntvliedende kracht bij een ongeluk zal ze zeker veranderen in duizenden fragmenten die gevaarlijk zijn voor experimenteerders. Het was noodzakelijk om een andere hoogspanningsbron voor experimenten te maken.
Een dergelijk geval verscheen in 1776, toen een elektrische generator werd uitgevonden, die volledig anders was dan de bestaande, maar die elektrische ladingen genereerde in parameters zelfs hoger dan een wrijvingsmachine. Het ontwerp was eenvoudig, dus voor de vervaardiging werd het door zijn specialisten verstrekt (Fig. 1) De experimenten werden uitgevoerd. En op 8 mei 1777. de architect Dyakov informeerde de Academie van Wetenschappen over de voltooiing van de werkzaamheden aan de bliksemafleider van de spits. En nu staat de torenspits met een hoogte van 122,5 meter tot op heden betrouwbaar beschermd. Maar als Amerikanen, Britten en Duitsers de namen van hun helden kennen in de strijd tegen bliksem, dan kun je in Russische handboeken over de geschiedenis van de wetenschap lezen dat V.L. experimenteel, Kraft was helemaal niet geïnteresseerd. ” En dit is meer dan redelijk.
wBovenstaande knowhow.
10 juni 1775 de Italiaanse natuurkundige A. Volta kondigde zijn uitvinding van een nieuwe elektriciteitsbron aan: "Ik presenteer u een lichaam dat, eenmaal slechts geëlektrificeerd, nooit zijn elektriciteit verliest, koppig de kracht van zijn actie behoudt." De auteur noemde dit apparaat de woorden "elettroforo perpetuo", wat vertaald kan worden als "voor altijd stromende elektriciteit". Het apparaat was eenvoudig vóór primitivisme. De naam in fysieke terminologie werd beperkt tot het woord "elektrofoor", maar het succes van de toepassing was overweldigend. Om elektrische ladingen in grote hoeveelheden te ontvangen, was het niet nodig om gebruik te maken van de diensten van bestaande elektrische machines.
Volta beschouwde zichzelf niet als de enige uitvinder van het apparaat. Zoals elke grote wetenschapper eerde hij de verdiensten van zijn voorgangers. Hier zijn zijn woorden: "Epinus en Wilke anticipeerden op dit idee en ontdekten het fenomeen, hoewel ze niet het voltooide apparaat hadden geconstrueerd." Wat voor soort verwachting is het? Ja, en de naam Epinus komt voor de tweede keer in deze tekst voor. En dit is geen ongeluk.
Hoogleraar aan de universiteit van Rostock F. Epinus en zijn student I. Wilke in de ontdekking van elektriciteit is een fenomeen dat nu elektrische inductie wordt genoemd. De betekenis van de ontdekking kan als volgt worden verklaard: elk lichaam dat in een elektrisch veld wordt geplaatst, wordt zelf elektrisch. Later zal Epinus vanaf 1757 in Rusland worden uitgenodigd. hij wordt lid van de St. Petersburg Academy of Sciences. Hier zal hij leven tot het einde van zijn leven, en hier zal hij zijn belangrijkste levenswerk schrijven - "Ervaring in de theorie van elektriciteit en magnetisme."Het werd gepubliceerd in St. Petersburg in 1759. en werd erg populair bij natuurkundigen. Ik heb dit werk en A. Volta leren kennen. Hij vestigde met name de aandacht op de ervaring van de academicus in St. Petersburg, die we hieronder zullen reproduceren.
Op twee glazen glazen A en B is een metalen staaf C geïnstalleerd met een lengte van een halve meter. Aan de uiteinden van deze balk zijn twee andere blokgewichten 1 en 2 geplaatst (afb. 2). Als u de geraspte waxstick vanaf de zijkant van het eerste gewicht neemt (zonder deze aan te raken), kunt u ervoor zorgen dat wanneer u de kleine gewichten verwijdert, deze zijn opgeladen. De eerste is positief, de tweede is negatieve elektriciteit. Bovendien kan een dergelijke operatie zonder meer waxsticks te wrijven zo vaak als je wilt. De zegelwas nam niet af. In principe was een machine voor het opladen van lichamen met elektriciteit gereed. Het was mogelijk om in plaats van gewichten alle lichamen op een staaf te plaatsen om ze te elektrificeren en te elektrificeren. Waarom geen eeuwigdurende bewegingsmachine?
Het was een prototype van de elektrofoor van Volta, waarvan het mechanisme heel eenvoudig uit te leggen is aan tijdgenoten. Geraspte afdichtingswas is negatief geladen. Het creëert een elektrisch veld dat inwerkt op de vrije elektronen van een metalen staaf. Ze hebben een negatieve lading en worden zo in de reep verdeeld dat ze zich ophopen in het gewicht 2 en een tekort blijven in het gewicht 1. Het potentiaalverschil ontstaat aan de uiteinden van de reep. Ze kan naar believen worden verwijderd. Het genie van Volta was nodig om dit fenomeen in de praktijk te gebruiken en zelfs om de magere rekwisieten in de installatie van Epinus te verminderen. Volta gebruikt helemaal geen gewichten. Net op het moment dat hij de was brengt, raakt hij het uiteinde van de staaf tegenover de was met zijn vinger aan. Het is duidelijk dat overtollige elektronen door het lichaam van de fysicus in de "aarde" stroomden. Toen de zegelwas werd verwijderd, bleek de hele reep te zijn geladen met positieve elektriciteit. Op basis van dit principe was het al mogelijk om een elektrische machine te maken die handiger is dan wrijvingsmachines. Maar dit was niet alleen het voordeel van de nieuwe auto.
Het blijkt dat een elektrofoormachine niet alleen in staat is om een lading te krijgen, maar ook om zijn elektrische potentiaal vele malen te vergroten. En Volta profiteerde van deze eigenschap toen hij de identiteit van elektriciteit bewees, verkregen in een galvanische cel en elektriciteit gegenereerd door wrijving, evenals de bliksemlading van de wolk. Al deze kosten bleken van precies dezelfde aard te zijn. En het werd bewezen door elektrofoor.
Hoe werkte de gigantische elektrofoor?
Een ovale, met tin bedekte enorme "koekenpan" met een oppervlakte van ongeveer vier vierkante meter (!!!) werd gevuld met een bevroren smelt van hars en was. Ze lag aan de basis van de elektrofoor. Daarop, op rekken van meer dan twee meter hoog, op touwen die door de blokken liepen, hing een andere bakpan, een beetje kleiner. De afmetingen van de gehele machine waren 3 x 2,5 x 1,5 meter. (Afb. 1). Vergeef de grafische fouten van de middeleeuwse kunstenaar. Beschrijvende geometrie waarmee u driedimensionale tekeningen op een vlak kunt weergeven, verschijnt pas in 1799.
We hebben de tekening specifiek vereenvoudigd om het principe van de machine te begrijpen. (Fig. 3) Een paar schijfpannen, geïsoleerd met zijden touwen van elkaar, zijn een luchtcondensor met variabele capaciteit. Bedenk dat de capaciteit van een condensator omgekeerd evenredig is met de afstand tussen de platen. Hoe kleiner de afstand, hoe groter de capaciteit en vice versa. De capaciteit van de experimentator werd veranderd door de zwevende pan omhoog en omlaag te brengen. Om ladingen te verwijderen, werd een koperen bal B aan het bovenste gedeelte van de bewegende pan gesoldeerd, voor de onderste A.
Het werk van de elektrofoor begon met de excitatie van een lading in de onderste "pan". Dit kan worden gedaan door de hars met een gewone bonthoed te wrijven. Deze procedure werd tegelijkertijd uitgevoerd. Toen viel het bewegende deel van de elektrofoor zo laag mogelijk, maar liet geen contact toe met de onderste "pan". Dit is wat er in gebeurt.
We weten dat de bovenste schijf van metaal is en dat de metalen een kristallijne structuur hebben. Deze kristallen kunnen worden beschouwd als een rooster van positieve metaalionen, waarvan de cellen zijn gevuld met elektronen. Deze elektronen kunnen worden vergeleken met continu bewegende gasmoleculen. Naarmate de bovenste schijf de onderste nadert, neemt het negatieve veld van de hars op negatief geladen elektronen steeds meer toe. Dit leidt ertoe dat de uitduwende elektronen diffunderen in het bovenste gedeelte van de schijf en ook in de gesoldeerde koperen bal C. Als gevolg hiervan ontvangt het bovenste gedeelte van de beweegbare "koekenpan" een teveel aan elektronen met een tekort aan het onderste gedeelte. Dienovereenkomstig zijn het bovenste gedeelte van de beweegbare schijf en de bal C negatief geladen en is het onderste positief.
Als de geleiderbal B of C nu geaard is, stroomt het teveel aan elektronen van de bovenkant van de "pan" naar de grond, waardoor het neutraal wordt, maar het gebrek aan elektronen in de bodem blijft bestaan. In zijn elektrofoor voerde Volta deze procedure uit met een aanraking van een vinger, en in de gigantische, waar de lading groot was, waren de stromen die door de experimentator vloeiden groot en konden de elektrisator verwonden. Daarom bedachten de ontwerpers van de machine een speciale aardelektrode, die automatisch werkte. Bij het laten zakken van de bovenkant van de pan, was de bal C in contact in de laagste positie met de geaarde bal D, waardoor elektronen in de grond stroomden. Met een lichte stijging van de bovenste schijf werd het contact onderbroken en het gebrek aan elektronen verspreidde zich al over de hele schijf. En het potentieel van deze lading nam toe met toenemende schijfhoogte. Deze regelmaat werd voor het eerst opgemerkt in de wereldgeschiedenis in 1759 door St. Petersburg-academicus F.U.T. Epinus.
Meestal wordt het niet volledig begrepen door studenten, hoewel het voor niemand verboden is om de ervaring van Epinus te herhalen en dit is relatief eenvoudig te doen. Deze regelmaat wordt gemakkelijk vastgelegd door symbolen in de formule, die in elk handboek voor elektrotechniek staat. Het wantrouwen van studenten in de resultaten van dit experiment wordt hoogstwaarschijnlijk veroorzaakt door het idee van een condensator met variabele capaciteit als een soort eeuwigdurende bewegingsmachine waaruit het laadpotentieel toeneemt. Maar de toename van het potentieel gaat ten koste van de energiekosten voor het mechanische werk van het spreiden van de platen. De met tegengestelde ladingen geladen condensatorplaten worden immers met een bepaalde kracht naar elkaar toe getrokken die moet worden overwonnen.
Natuurlijk is het onmogelijk om het proces van een bliksemontlading te simuleren, zelfs met de hulp van een dergelijke elektrofoorreus, maar tot nu toe worden hoge potentieel van ladingen van fysica verkregen met van de graaff auto'swaarbij de ladingen mechanisch aan gigantische geleiderballen worden geleverd.
We weten niet wat het potentieel is van de aanklacht die werd ontvangen bij de elektrofoor van de tsaar, maar een onbekende auteur schreef in archiefbronnen: "Zij (de machine) is klaar om iedereen te slaan die haar bal durft aan te raken. Uit ervaring is bekend dat deze elektrofoor zelfs een stier kan doden. Vreselijke kracht! '
De makers van de reus in St. Petersburg.
De namen van de ontwerpers van de gigantische machine zijn ons bekend uit de woorden van de beroemde fysicus Johann Bernoulli, die in 1778 Petersburg bezocht. Dit is professor aan de St. Petersburg Academie van Wetenschappen Wolfgang Ludwig Kraft (1743-1814) en de monteur van dezelfde Academie, Russische ambachtsman I.P. Kulibin (1735-1818). In een van de moderne boeken over elektriciteit kan men lezen: "In de technische ontwerpen van inductiemachines is het zelfs voor een geavanceerd oog niet eenvoudig om hun eenvoudige fundamentele principes te onderscheiden." De geweldige persoon was Kulibin. Hij leerde ooit hoe hij telescopen niet slechter dan Engels kon maken, en hij poetste persoonlijk de lenzen. Dit was ook het geval met de elektrofoor, waarvan de essentie zelfs nu nog voor veel ingenieurs onbegrijpelijk is. Dus de eer om een gigantische elektrofoor te bouwen, is volledig onze landgenoten.
De etnische Duitse V.L. Kraft kan niet als buitenlander worden beschouwd.Hij werd geboren en stierf in St. Petersburg en in de geschiedenis van de natuurkunde is zijn naam te vinden in de Russische versie - Login Yuryevich. Het was niet zijn fout dat hij niet mocht werken op het gebied van natuurkunde. Catherine II identificeerde hem als een leraar van haar vele kleinkinderen, onder wie toekomstige keizers Alexander I en Nicholas I.
Catherine II brak ook haar wetenschappelijke carrière aan de academicus van St. Petersburg, pionier van elektrische inductie F.U.T. Epinus (1724-1802), een van de meest veelbelovende specialisten op het gebied van elektriciteit van die tijd. Hij was verplicht de onderschepte diplomatieke correspondentie van buitenlanders van St. Petersburg voor de keizerin te decoderen. Maar het lijdt geen twijfel dat hij als adviseur heeft deelgenomen aan de oprichting van een gigantische machine. De overbelasting bij het ontcijferen van diplomatieke berichten was zo groot dat hij ernstig ziek werd met een psychische aandoening en aan het einde van zijn leven geen wetenschap meer kon doen.
Het lot van deze auto is onbekend. Op bevel van iemand werd ze uit de Kunstkamera gehaald. En het kan niet zonder reden zijn. Ze waren bang voor haar, en om deze reden. Het bleek dat elektroforen kunnen werken zonder hem een voorlopige aanklacht te geven. Voor de gigantische elektrofoor was er voldoende lichte bries boven de onderste pan. dan om hoge, dodelijke potentiëlen bovenaan te krijgen.
Waarom is dit artikel geschreven?
Al het bovenstaande moet de lezer laten zien dat het heel gemakkelijk is om elektrische potentiaal te verkrijgen, zelfs thuis. De mogelijkheden van hun praktische toepassing vinden is het brein van moderne Kulibins. De mogelijkheden om statische elektriciteit te gebruiken bestaan waarschijnlijk zelfs in het dagelijks leven. Het is alleen nodig om geïnteresseerd te raken in uitvinders. En hier zijn twee voorbeelden hiervan.
In de jaren 40 van de vorige eeuw ontwikkelde de patriarch van Sovjetfysici A.F. Ioffe een elektrostatische generator om een röntgenapparaat van stroom te voorzien. De generator was eenvoudig en betrouwbaar. Toen kwam hij op het idee om de hele elektriciteitsindustrie van het land over te dragen aan elektrostatica. Dan worden step-up transformatoren en gelijkrichters voor transmissielijnen overbodig. Directe stroomtransmissies zijn het meest economisch, hoe meer het verlies tijdens transformatie verdwijnt. Maar helaas, voor een grote elektriciteitsindustrie is een dergelijk systeem onmogelijk voor de praktische vervaardiging van generatoren. Maar er zijn ook low-power consumenten, vooral omdat statische generatoren geen magnetische velden creëren en erg licht in gewicht zijn.
Het is bekend dat terug in 1748. de grote Amerikaan B. Franklin gebruikte een statische motor voor praktische doeleinden - hij draaide een spies van kalkoen over een braadslee. Nu zijn dergelijke motoren vergeten, hoewel ze geen wikkelingen hebben, elektrisch staal en koper. Dit betekent dat ze zeer betrouwbaar kunnen werken. Dergelijke motoren zijn veelbelovend voor ruimtetoepassingen. Bovendien belooft de ontwikkeling van polymeerchemie ons nieuwe diëlektrische materialen.
Je kunt dus in deze richting denken.
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: