Elektrostatische Maschinen
Van de Graaff-Generator
Abbildung 1: Schematische Darstellung eines Van der Graaff-Generator
Ein Gerät, das viele der Prinzipien verwendet wir in diesem Abschnitt besprochen haben, ist der Van der Graaff-Generator. Es besteht aus einem großen hohlen metallischen Kuppel durch eine isolierende Säule unterstützt. Ein Gummiband läuft auf Rollen, von denen die untere Riemenscheibe durch einen Elektromotor angetrieben wird. Am oberen und unteren Ende der Säule sind zwei Elektroden E1 und E2, die spitz zulauf Kämme enden in. An der unteren Elektrode wird eine Spannung von ca. 10.000 Volt in Bezug auf die Erde von einer Batterie aufgebracht wird. An den Punkten, so wird das elektrische Feld sehr hoch und ionisiert die Luft und positive Ladungen werden auf das Band abgestoßen, wo es an die obere Elektrode durchgeführt werden. Zu diesem Kamm, induziert die positive Ladung eine negative Ladung auf die Punkte und somit positive Ladung auf dem Gebiet, zu dem die obere Elektrode angeschlossen ist. Das hohe elektrische Feld an den Spitzen der oberen Elektrode inonise die Luft und negative Ladungen auf das Band es vor IS geht über die obere Riemenscheibe Austragen abgestoßen. Die Ladung auf der Kugel lädt nach und nach als der Riemen um geht. Der große Radius der Kuppel kann ein Potential von einer Million Volt relativ zur Erde erreichen.
Wimshurstmaschine
Obwohl die Scheiben aus einem isolierenden Material hergestellt sind, hat jede Scheibe Metallfolienstreifen, der sich radial auf der Außenfläche der Scheiben beabstandet sind. Diese Platten helfen, die überschüssige Ladung zu sammeln, die auf den isolierenden Platten bilden. Die Ladung wird durch Paare von Sammel Waben entfernt. Die Wimshurstmaschine Werke durch Induktion, wenn das Gerät dort gemacht wird, wird eine kleine Ladung auf der Oberfläche der Scheiben, die
Abbildung 2: Schematische Darstellung eines Wimshurstmaschine Betrieb
Kelvin elektrostatische Generator
Ein elektrostatische Generator kann durch das Sammeln von Ladung aus Wassertröpfchen hergestellt werden. den Betrieb dieser Vorrichtung zu erklären, lohnt es sich, unter Berücksichtigung der wie Ladung gesammelt werden, können die einfachere Anordnung eines positiv geladenen Objekt unter Verwendung gebracht, die Spitze tropft Wasserhahn schließen, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3. Induktionsladewassertropfen
Gesamtwasser elektrisch netural aber es gibt geringe Anteile der Moleküle (die Anzahl von dem pH-Wert der Flüssigkeit kommt), die Ionen bilden und führen entweder eine positive oder negative Ladung. In Gegenwart eines positiv geladenen Objekt, die negativen Ionen in das Wasser werden zu der positiven Ladung attacted die die positiven Ionen im Wasser abgestoßen werden. Wenn ein Tropfen fällt, ist die negative Ladung getrennt und der Abfall wird negativ geladen. Die Ladung kann durch Auffangen des Wassers in einem Metallbehälter gesammelt werden. Das Innere des Behälters wird netural und die negative Ladung sammelt sich auf der Außenseite des Behälters.
Das alles ist in Ordnung, aber es erfordert ein geladenes Objekt, um die negativen Ionen auf den Abfall attact. Der elektrostatische Generator Kelvin ist in Abbildung 4 dargestellt sind zwei Abgriffe Abtropfen, zwei Metallringe A und B, die mit den Schaufeln verbunden sind, die um die Ladung zu sammeln. A ist mit D und B ist mit C.
Abbildung 4. Kelvin elektrostatischen Generator
Ein anfängliches Ungleichgewicht in der Ladung der Ionen in dem Wasser verursacht durch verursacht den ersten Anfangsabfall sehr leicht positiv oder negativ geladen werden. Die kleine Ladungsdifferenz ist genug, um den Ladevorgang zu starten. Lassen Sie uns zum Zwecke der Beweisführung sagen, dass der erste Tropfen in den Eimer C fällt positiv geladen ist. Die positive Ladung bewirkt, dass der Ring B ein wenig werden positiv geladen, die negativen Ionen aus dem Wasser zieht schafft. Diese Ursache Tropfen aus dem zweiten Abgriff fällt negativ zu werden. Die negative Ladung gespeichert in D verursacht auch der Metallring A negativ geladen zu werden, was positive Ionen aus dem Abtropfen tap anzieht.
So wird das Wasser in zwei Ströme von positiv und negativ getrennten Tropfen aufzuladen und als Wasser in den Eimer um die Ladung auf jeder der Schaufeln erhöht und verstärkt die Ladung auf den Ringen gesammelt. Die Ladung auf den Eimern aufbaut, bis sie groß genug ist, einen Durchschlag in dem Gebiet über die Funkenstrecke bei E um zu bewirken, oder wenn der Abstand zwischen dem Funkenspalt zu groß ist, coronal Austrag aus scharfen Kanten bewirkt, daß die Ladung in die Luft entweichen .
Ich habe einen Kelvin-Generator aus Lego gebaut und verschiedenen Bits von junk.It ist nicht so einfach gewesen Arbeit zu machen, wie man erwarten könnte.
Woher kommt die Energie aus, um den Strom zu machen? Um Wasser auf die Höhe der Edelstahlendstücke Arbeit zu erhöhen getan werden muss, und dies nimmt die kinetische Energie des fallenden Tropfen und verlangsamt sie.