mașină electrostatică
mașină electrostatică este una dintre cele mai simple în construcții și sursă eficientă de particule încărcate. Acest compact, combinația de simplitatea și caracterul practic al unui impact pozitiv asupra comportamentului unui număr mare de experimente efectuate în sălile de clasă și laboratoare. Cu aparent mașini simple pot vedea și înțelege destul de o mulțime de energie electrică în procesul de condițiile de clasă, iar acest lucru la rândul său, va îmbunătăți reprezentarea de înțelegere și percepție a materialului în viitor studenților. Pe exemplul acestei lucrări am studiat elementele de bază ale electrodinamicii și electrostatica, a demonstrat caracterul interacțiunii corpurilor încărcate, a introdus conceptul de „elektroomkost“ cu mașina de influență. Și asta nu e tot ce se poate face cu mașina noastră. Și toate este aproape cu o singură instalație. mașină electrostatică - o parte integrantă a procesului de învățământ.
Și mai faci
experimentare, cu atât mai bine. "
Ralph Waldo Emerson
Electrostatica - electrodinamica care studiază interacțiunea sarcinilor electrice fixe.
Câmpul electric. Interacțiunea de particule încărcate poate fi descrisă în două moduri:
1. O taxă prin spațiu gol acționează direct pe o altă putere (rază lungă de acțiune).
2. Interacțiunea transmisă prin câmpul electromagnetic. Pe de altă taxa de taxe nu acționează, iar câmpul este situat la același punct în spațiu (cu rază scurtă). Acuzațiile rămase intră în rolul acestei surse de câmp.
Trebuie remarcat faptul că, în cadrul Electrostatica, ambele abordări sunt complet echivalente. Cu toate acestea, în timpul tranziției la descrierea sarcinilor în mișcare cu rază lungă de întâmpinat dificultăți insurmontabile. Principala dificultate constă în faptul că, atunci când smeschanii singura forță care acționează pe o altă sarcină de încărcare, nu se schimba imediat, dar după un timp finit (efect de întârziere). Acest lucru înseamnă că, în spațiul dintre sarcinile stocate materialul de transmisie mediator (câmp) semnal performant, cu o viteză finită. In vid, această viteză este viteza luminii c = 3 x 10 8 m / c
In timpul studiului acestei științe, ca o demonstrație a dispozitivului auxiliar cu ajutorul mașinii electrostatic sau generator de Uimshersta.
În plus, Uimshersta există un om de știință care studiază știința electrostatics și celebru în această direcție:
Ioffe Abram Fedorovich (1880-1960) - un fizician celebru, academician, unul dintre cei mai mari organizatori de cercetare în domeniul fizicii din țara noastră. El deține un număr de descoperiri în domeniul de studiu al unui corp solid, izolatori și semiconductori.
Charles Augustin Coulomb (1763-1806) - fizician francez și inginer militar. Dispozitiv inventat pentru stabilirea legilor de bază ale interacțiunilor electrice și magnetice. Am studiat diferite tipuri de frecare și legi formulate de frecare de alunecare și de rulare.
Andre Marie Ampere (1775-1836) - fizician și matematician francez. El a creat prima teorie care exprimă legătura fenomenelor electrice și magnetice. Amp apartine unei ipoteze despre natura magnetism, el a introdus în fizică termenul de „curent electric“.
Alessandro Volta (1745-1827) - fizician italian, unul dintre fondatorii învățăturilor curentului electric, a creat prima celulă electrochimică.
Georg Ohm (1787-1854) - fizician german. El a derivat teoretic și a confirmat experiența legii, care exprimă relația dintre intensitatea curentului din circuitul, tensiunea și rezistența.
Joule Dzheyms Preskott (1818-1889). El a justificat pe experiențele legii conservării energiei. A stabilit o lege care definește efectul de încălzire al curentului electric.
Lenz Aemilius Hristanovich (18-4-1865) - unul dintre pionierii ingineriei electrice. Numele lui este legat de descoperirea legii, care determină direcția curentului indus.
Istoria cercetării și descoperiri în domeniul energiei electrice este strâns legată de utilizarea de o varietate de modele de masini aparate electrice pentru sarcini electrice, de asemenea, cunoscut sub numele de mașini electrostatice. Construcția de mașini electrostatice bazat pe principiul de producere a energiei electrice de la lucru mecanic consumat la acționarea mișcării (de rotație) a părților mobile ale mașinii, în primul rând, pentru a depăși forțele de atracție sau repulsie care acționează în fiecare moment între părțile opuse cu ca-electrificate în mișcare.
Studiul principiilor de mașini electrostatice sunt împărțite în frecarea mașinii și mașină electrostatică, o mai bună înțelegere a naturii energiei electrice, astfel încât acestea nu sunt singurele mijloace de obținere a sarcinii electrice mari, dar, de asemenea, standuri de cercetare.
Spre deosebire de frecare efect de influență utilaje mașini bazate pe excitarea de energie electrică datorită fenomenului de inducție, adică fără contact direct provocând piese de mașini electrizante.
Cine în tinerețe nu visează să facă descoperiri remarcabile și invenții? Cine nu vrea să impresioneze contemporanii săi și să trăiască în memoria posterității? Dar cu aceste ambiții și încep să-mi cunoștință cu experimentele de mașini electrostatice.
Scopul: de a produce mașină electrostatică de mijloace improvizate simplu, să ia în considerare și să efectueze experimente cu mașină electrostatică.
- Cu aparatul de influență pentru a demonstra studiul fundamentelor electrodinamicii și electrostatica.
- Să demonstreze natura distribuției de sarcină pe suprafața conductorului.
- Introducerea conceptului de „elektroomkost“ cu mașina de influență.
§ 1. Design mașină de influență
Prima mașină electrostatică a apărut în jurul valorii de 1650 Ea a proiectat omul de știință german, primarul din Magdeburg Otto Fon Gerike. Activitatea acestei mașini se bazează pe fenomenul de electrificare a corpurilor prin frecare. Mai târziu, a fost creat o mare varietate de modele de mașini electrice de frecare, dar toate au un dezavantaj comun: lucrul cu astfel de mașini necesită aplicarea de efort fizic foarte mare.
Electrostatică - secțiunea electrodinamica studiază interacțiunea sarcinilor electrice fixe. In timpul studiului acestei științe ca o demonstrație a dispozitivului auxiliar cu ajutorul mașinii electrostatic sau generator de Vimshursta. Acesta este proiectat pentru cheltuieli mari și diferențele de potențial ridicat. Utilizarea fenomenului de inducție electromagnetică, polii mașinii acumula sarcini electrice și diferența de potențial între diferența ajunge la câteva sute de mii de volți. Prototipul său a fost creat în 1865. Mașina este alcătuită din două discuri contra-rotative. Pe rafturile a două borcane Leyden. cutii cu electrod extern sunt interconectate prin intermediul unei plăci mobile situate între cele două cleme, conductori interior sunt conectate pentru a separa. Manere conductoare izolate pentru a preveni șoc electric atunci când schimbarea poziției conductorilor în raport cu celălalt. Pe partea exterioară a discurilor în sectoarele o allyuminivye. În contact cu ei include schetki. Roțile sunt acționate direct prin intermediul unei transmisii curea. Toate componentele sunt montate pe un suport de plastic, care, împreună cu vasul Leyden montat pe un suport comun de lemn. Când se rotește drive-uri unul dintre sectoarele are o sarcină pozitivă și un sector opus este negativ. Atunci când sectoarele se deplasează în direcții diferite, capacitățile lor sunt în creștere ca urmare a activității desfășurate împotriva forțelor de atracție electrostatice. Când se rotește discurile taxa se produce o separare. Între conductorii vom vedea descărcarea, și auzi trosnetul. Puterea actuală depinde de viteza de rotație a discurilor. Nu este mare, dar stresul este enorm. Prin urmare, nu este permisă contactul cu conductorii.
Mașină electrostatic - demonstrație dispozitiv auxiliar pe „energie electrică.“ Acesta utilizează fenomenul de inducție electrostatică. în care polii mașinii (Leyden jar) acumula sarcini electrice, diferența de potențial la descărcătoare ajunge la câteva sute de mii de volți.
§ 2. Proiectarea și principiul de funcționare a mașinii
Electrostatic mașină de rotație dublu este format din două discuri rotative contra. Ambele discuri sunt segmente conductoare care sunt izolate una de alta. Doi electrozi de pe ambele părți ale discuri împreună pentru a forma un condensator. Din acest motiv, este numit uneori - mașină de condensare. Fiecare disc sunt, de asemenea, de conversie, care elimină taxa de două perii segmente opuse disc la sol. Pe partea stângă și dreaptă ale discului sunt colecționari. Acestea intră taxele generate sunt eliminate din marginile faguri. atât partea din față și din spate discul. În cele mai multe cazuri, taxele colectate în condensatoarele electrice, cum ar fi, de exemplu, borcan Leyden pentru produs scântei mai puternice. Înainte de a utiliza electrizeaza jantă sarcini opuse (de exemplu, p + și p „-). Aceste jante (benzi) în funcție de fenomenul de inducție va acționa pe disc rotativ în și prin ea la fagurele G și G“, în care p, având sarcină pozitivă, se va determina prin influența apariției unei sarcini negative în m porțiune disc B și să atragă același la acuzația de pieptene, care, în parte va fi amânată m „disc B.
Astfel, unitatea în electrificate negativ pe ambele sale laturi în m și m“, în timp ce pieptenele despre conductor și Cr sunt încărcate pozitiv. Deoarece rotația discului m și m „sunt mutate în fereastra F“, unde suprafața este m „crește benzile de impact p“, trăgând „sarcină pozitivă prin încărcarea G pieptene“ pieptenii C și conductorul S'g „negativ. La rândul său, m, oferind un efect inductiv asupra p benzi“, atrage o sarcină pozitivă, menținându-l în stare negativă. Apoi, o parte din m și m „trece din nou în fața ferestrei F, etc. repetarea succesivă a procesului de mai sus.
Mai întâi trebuie să vezi ceea ce este în mașină electrostatică:
Mașina este alcătuită din două discuri coaxiale (A și B) dintr-un material izolant, pe care sunt depuse segmente conductoare (Figura 1). Discurile sunt conduse în contra-rotație cu o viteză unghiulară egală. Să presupunem că primul segment A1 poartă o sarcină pozitivă în exces mic, iar segmentul B1 - negativ. Când A1 se deplasează spre stânga, și B1 - dreapta, potențialul lor sunt în creștere pe seama activității desfășurate împotriva forței de atracție electrostatică.
Când A1 ajunge la poziția opusă plăcii segment B2 B, care în acest moment este în contact cu peria Y, este la un potențial pozitiv ridicat și, astfel, va provoca separarea sarcină în conductorul de conectare Y și Y1, transferând o sarcină negativă mare pe B2 și mari pozitiv taxa de la un segment la distanță, care în acest moment este de aproximativ Y1 perie.
Mergând mai departe, A1 se referă la periile Z și parțial descărcat la circuitul extern (sarcina poate fi, de exemplu, Leyden jar). La rotirea ulterioară a discurilor A1 se referă la perii X, care este conectat un conductor cu un X1 perie, și din nou primește o taxă, de data aceasta negativ, care este respins de B2 segment încărcat negativ (localizat în acest punct opus segmentele de pe disc A, în contact cu X1 perie). Astfel, sarcina pozitiva este transferată de la dreapta la stânga partea superioară a discului A, un stânga negativ, partea sa inferioară.
§3 mașini moderne, domeniul lor de aplicare.
Oamenii au învățat o altă profesie de energie electrică - realizată în mișcarea mașinii. Conducătorul auto transformă comutatorul de mâner. motor electric puternic începe să se rotească locomotive electrice roată și trenul se deplasează încet de-a lungul șinelor.
În cazul în care face această putere a motorului? Oamenii de știință au observat că, dacă curg două fire paralele, curenții dispuse într-o singură direcție, firele se atrag, iar dacă curg curenții în direcții opuse, firele tind să se resping reciproc. Interacțiunea cu forța conductorii de curent și este determinat să se rotească motoare.
§4 influență Fabricarea mașină la domiciliu.
Pentru fabricarea de mașini de influență am nevoie de următoarele materiale:
- CD-uri, două bucăți;
- bandă de aluminiu;
- card de plastic;
- răcitoare de calculator, două bucăți;
- particleboard;
- plexiglass;
- sârmă de aluminiu. 4 mm diametru, 2 mm;
- sârmă de cupru de 0,5 mm și 2 mm;
- bandă dublu adezivă;
- borcane Leyden sau condensatori polare;
- foaie tetrad;
- contacte pentru fixare de sârmă;
- În formă de L (2 buc) stativ (colț);
- picioare de cauciuc;
- șuruburi;
- șuruburi și piulițe;
- elemente de fixare pentru cabluri electrice.
Prima parte este unitatea pe care se va forma o sarcină statică. Pentru a face acest lucru, luați 2 bucăți de CD-uri.
În primul rând, am închiriat de la el acoperă.
În continuare am blocat pe petalele sale de aluminiu. Am nevoie de 80 de petale pe două discuri.
Taie-le din banda de aluminiu și netezi lipiți petalele.
A doua parte - unitatea electrică, o fac din răcitor de la calculator.
De la rupere mai rece de pe firul galben în viitor, el nu va avea nevoie
Apoi, va trebui să taie marginile de rigiditate, de exemplu, deconectați motorul de carcasa rece.
Acum am separat de motorul tuturor lamelor, acestea nu sunt necesare (Figura 13).
răcitor în continuare va fi montat pe piesa de cherestea de plexiglas în care aceeași gaură de foraj.
Plexiglas aderat la un motor (bandă în continuare).
Fac aceeași operație pentru al doilea cooler.
Trag din cutii de condensatoare
Inserez în interiorul și în afara benzii borcan de aluminiu.
baza de mașină Influența din PAL.
Pe bază de lemn remediez în formă de L colțuri, opuse una față de cealaltă.
Toate componentele mașinii sunt gata, trece la asamblare.
Pe picioare cu două fețe de cauciuc bandă inserați într-o bază de lemn în colțuri.
La colțuri pentru a fixa bara cu un motor.
La un motor cu discuri de lipire bandă adezivă.
Exact în centru.
Același lucru se face cu al doilea motor.
Îndoirea sârmă în două locuri. La capetele acestor locuri pentru a fora găuri pentru a face contacte. Capetele unui fir subțire din contacte de cupru. Cu ajutorul contactelor va elimina unitățile de curent și de tensiune electrică.
Al doilea cadru, un „P“ literă incompletă. Contacte face, de asemenea, sârmă, care sunt montate în găurile forate.
Electrozii sunt realizate din sârmă, la capătul mânerului curbat înfășurat cu bandă izolatoare. Pentru fixarea de conectare utilizare klemnye.
Z-cadru este fixat la bara, iar contactele sunt presate pe disc.
în formă de P Mount cadru CREPLA-l la condensatorul băncilor conectează la electrozi. Electrozii pot fi deplasate una în raport cu cealaltă.
Acum verificăm elementele noastre prefabricate și pentru a strânge în sus, astfel încât nimic nu este slăbit.
Conectați firele la motor și fixați cablajul adaptorului.
§5 mașină de testare.
Experimente demonstrative legi electrice cu influență mașină Vimshursta.
Pentru studiul de energie electrică și a legilor sale în lecțiile de fizică școală toate convenabil legate de claritate. În acest scop, este convenabil de a utiliza aparatul electrostatic. Este un fel de o sursă de sarcini electrice.
Este foarte convenabil și practic, deoarece, având în vedere dimensiunile sale mici este în măsură să producă o tensiune suficient de mare peste capetele conductorilor, de ordinul a câteva sute de mii de volți. Și în acest sens, aș dori să demonstreze o serie de experimente în care mașină electrostatică este ideal.
§6 Experimente cu mașină electrostatică.
1 experiență. Experiența cu manșonul.
Ia-un manșon din folie de aluminiu, întărită pe un fir de mătase în trepied picior. Localizați manșonul între polii de influență mașinii. Observăm interacțiunea manșonului
2 experiență. Doi dintre sultanului.
Dacă vă conectați utilizând cabluri 2 sultanul la electrozi diferiți, atunci când se apropie de ei la fiecare alte petale atrase - ca și în cazul în care
apuca „mânere“. Dacă 2 atașat la un electrod Sultan - tangaj diferite Sultans respins.
3 experiență. Experimentați o bucată de lână.
Ia-o mică bucată de vată în vrac de cântărire 3-5 mg, instalați polii de influență mașină, cu un interval de 7-8- mm, încărcați-l ușor. bucată de Jos din bumbac pe unul dintre poli. Ce se întâmplă? Împingeți polii mașinii, poziția de mână la o distanță de 100 mm de la pol, lână de bumbac loc între polul și mâna. Ce se întâmplă?
Bucata Fleece „Jumping“ de la pol la pol, achiziționarea unei încărcături de unul dintre poli, el a fost atras de o alta, unde a primit celelalte - opuse taxe.
Concluzii: Ca rezultat al experimentului, am observat interacțiunea dintre corpurile încărcate.
Din cele de mai sus și cele de mai sus rezultă că mașină electrostatică este una dintre cele mai simple în construcții și sursă eficientă de particule încărcate. Acest compact, combinația de simplitatea și caracterul practic al unui impact pozitiv asupra comportamentului unui număr mare de experimente efectuate în sălile de clasă și laboratoare. Cu aparent mașini simple pot vedea și înțelege destul de o mulțime de energie electrică în procesul de condițiile de clasă, iar acest lucru la rândul său, va îmbunătăți reprezentarea de înțelegere și percepție a materialului în viitor studenților. Pe exemplul acestei lucrări am studiat elementele de bază ale electrodinamicii și electrostatica, a demonstrat caracterul interacțiunii corpurilor încărcate, a introdus conceptul de „elektroomkost“ cu mașina de influență. Și asta nu e tot ce se poate face cu mașina noastră. Și toate este aproape cu o singură instalație. mașină electrostatică - o parte integrantă a procesului de învățământ.
- Referințe