Electrophore

Historisk elektroforese, rundt 1840

Elektroforer i bruk

En elektrofora er en form for historisk påvirkningsmaskin og tjener til å skille elektriske ladninger og til å generere høye elektriske spenninger ved hjelp av innflytelsen . Begrepet electrophore er avledet fra det greske elektronet = ravgult (som en prototype av bæreren av statisk elektrisitet ) og pherein = å bære.

Disse og lignende typer ladningsseparasjon og generering av en elektrisk spenning var grunnlaget for tidlig elektrisitetsforskning på 1700-tallet, da den stort sett ble utført av Alessandro Volta . En nyttig elektrofora ble utviklet av ham i 1775. I samme århundre bygde Göttingen-forskeren Georg Christoph Lichtenberg store elektroforer med en diameter på opptil 2,5 m, noe som muliggjorde buing over 70 centimeter.

konstruksjon

Ladefordeling på elektroforen

Oppbevaring av ladning ved bruk av elektroforen

En elektrofora består av to deler: en metallplate med et isolert håndtak, som kan sammenlignes med platen til en kondensator , og en såkalt kake, som er elektrisk ikke-ledende og består av en blanding av harpiks , tetningsvoks og skjellakk . Denne kaken er plassert på en jordet metallbunnplate, som vist i figuren ved siden av.

Hvordan å bruke

Kaken, som er jordet på baksiden, gnides med en pels, bruk av kattens pels var vanlig . Dette skaper statisk elektrisitet på kaken i form av overskytende negative ladninger. Hvis du holder den elektrisk nøytrale metallplaten i en liten avstand over kaken, forårsaker påvirkningen fra kakens elektriske felt en forskyvning av ladebærerne i metallplaten uten at kakens ladning blir viderekoblet. På siden av metallplaten som vender mot kaken er det en akkumulering av positive ladningsbærere (eller mangel på negativt ladede elektroner ), på motsatt side av metallplaten er det en akkumulering av negative ladningsbærere. Hvis metallplaten nå er jordet på siden som vender bort fra kaken mens den holdes over den ladede kaken, for eksempel ved å berøre den med hånden, kan overflødige elektroner strømme bort fra denne siden av platen. Samlet sett er metallplaten ikke lenger elektrisk nøytral. Den bærer et overskudd av positive ladninger, som er i likevekt med de stasjonære negative ladningene i kaken. Hvis avledningen nå fjernes fra overflaten av metallplaten med z. B. trekker hånden ut, og hvis metallplaten bare løftes ytterligere av det isolerte håndtaket over kaken, bygger det seg en økende elektrisk spenning mellom metallplaten og jordpotensialet når avstanden øker . Høyden kan beregnes i henhold til forholdet mellom ladningsmengden og kapasiteten til metallplatejordarrangementet. Siden det ikke er noen strømføring og derfor ingen endring i den elektriske ladningen , men samtidig reduseres kapasiteten til arrangementet på grunn av løftingen av metallplaten, må den elektriske spenningen øke med den faktoren som den elektriske kapasiteten synker. Dette gjør det mulig å oppnå veldig høye elektriske spenninger i området noen få kilovolt. Når en jordet stang (elektrode) nærmer seg den løfte metallplaten, forårsaker de høye spenningene en gnist , en elektrisk utladning. På grunn av gnistbredden kan det lett bestemmes at spenningen til jorden er betydelig høyere enn da den ble holdt nær kaken. Hele prosessen kan gjentas så ofte du vil, fordi ladningene som er lagret i kaken ikke blir spredt (“brukt opp”) selv. ${\ displaystyle U}$${\ textstyle U = {\ frac {Q} {C}}}$${\ displaystyle Q}$ ${\ displaystyle C}$${\ displaystyle Q}$${\ displaystyle C}$ ${\ displaystyle U}$

Den elektriske energien som frigjøres under kort gnistutladning ble tidligere påført spesielt av det mekaniske arbeidet når man løfter metallplaten mot kraften i det elektriske feltet .

Anvendelser av prinsippet

Prinsippet med elektroforen kan implementeres på en ekvivalent måte ved å lade kondensatoren med en eksternt generert likspenning i stedet for å gni kondensatorens dielektrikum før den isolerte platen løftes av.

For eksperimentet er det også egnede variable kondensatorer i utformingen av en variabel kondensator : Hvis denne variable kondensatoren belastes med maksimal kapasitet til sin nominelle spenning, separert elektrisk fra spenningskilden og deretter redusert kapasitet gjennom rotasjonsbevegelsen, kommer det til en økning på spenningen mellom platene for å gi elektrisk overslag mellom panelene.

Den kondensatormikrofon bruker lyd-genererte endringer i avstanden til en kondensator arrangement for å generere en spenningsendring (LF-signal). Det trenger en forhåndsbelastning for lading. Med electret-mikrofonen , som fungerer på en lignende måte, lagres denne ladningen permanent i en electret-film som ligner på elektroforens kake og trenger ikke å fornyes.

Den båndgeneratoren også benytter prinsippet for electrophore: de innflytelsesrike ladning dannes enten ved hjelp av statisk elektrisitet (ved å løfte isolasjonsbåndet fra den nedre dielektrisk valse) eller ved sprøyting (tip utløp) på båndet fra en ytre spenningskilde. Ladinger på beltet flyttes deretter bort fra jorden når beltet beveger seg oppover. Pelletron er en videreutvikling av beltegeneratoren .

Praktisk bruk

Enheten har sannsynligvis ikke hatt praktisk bruk, men ble hovedsakelig brukt til grunnleggende forskning. The State Museum for teknologi og arbeid i Mannheim kalte det "en svært viktig enhet i de tidlige dager av forskning på elektrisitet". Den ble videreutviklet til en innflytelsesmaskin og muliggjorde dermed senere bruk av elektrisk energi.

Individuelle bevis

1. ↑ ^{a b} Elementa / Mannheim: Elektrophor ( Memento fra 15. oktober 2007 i Internet Archive )
2. ^ Silvanus Phillips Thompson: Elementary Lessons in Electricity & Magnetism . The MacMillan & Co, London 1891, s. 29-33 ( online ). 

weblenker

• Beskrivelse med illustrasjon av elektroforen og Bennet-dobleren hentet fra den