Un generador electrostático, o la máquina electrostática, es un dispositivo mecánico que produce la electricidad estática, o electricidad en el alto voltaje y la corriente continua bajo. El conocimiento de la electricidad estática data de las civilizaciones más tempranas, pero por milenios seguía siendo simplemente un fenómeno interesante y que desconcertaba . Antes de fin de siglo XVII, los investigadores habían desarrollado medios prácticos de generar electricidad por la fricción, pero el desarrollo de máquinas electrostáticas no comenzó en serio hasta el siglo XVIII, cuando se convirtieron en instrumentos fundamentales en los estudios sobre la nueva ciencia de la electricidad . Los generadores electrostáticos funcionan usando (u otro) energía manual de transformar el trabajo mecánico en la energía eléctrica . Desarrollan las cargas electrostáticas de la muestra opuesta rendidas a dos conductores, usar solamente fuerzas eléctricas.

Descripción

Las máquinas electrostáticas se utilizan para generar altos voltajes, usar la fricción o la inducción electrostática para acumular cargas eléctricas. Los generadores electrostáticos se utilizan típicamente en salas de clase de la ciencia para demostrar con seguridad fuerzas eléctricas y fenómenos de alto voltaje. Las diferencias potenciales alcanzadas también se han utilizado para una variedad de usos prácticos (tales como tubos de radiografía del funcionamiento, esterilización del alimento, y experimentos de la física nuclear). Los generadores electrostáticos tales como el generador de Van de Graaff, y las variaciones como el Pelletron y el generador en tándem, también encuentran uso en la investigación de la física.

Los generadores electrostáticos están de dos clases: máquinas de la fricción, y máquinas de la influencia.

¡Machines< de la fricción! -- Esta sección se liga del generador Van de Graaff -->

Historia

Algunos generadores electrostáticos se llaman las máquinas de la fricción del debido a la fricción en el proceso de generación. Una forma primitiva de máquina eléctrica friccional fue construida alrededor 1663 por el Otto von Guericke, usar un globo giratorio del sulfuro frotado a mano, aunque no pudo haber sido girada realmente durante uso. El Isaac Newton sugirió el uso de un globo de cristal en vez de un sulfuro uno (la óptica, 8va pregunta ). Hawksbee mejoró el diseño básico.

Los generadores fueron avanzados más a fondo cuando el G. Bose de Wittenberg agregó a conductor de recogida (un tubo o un cilindro aislado apoyado en las secuencias de seda). En el 1746, la máquina de Watson tenía una rueda grande el dar vuelta de varios globos de cristal con una espada y un barril de arma suspendidos de las cuerdas de seda para sus conductores primeros. Winkler, el profesor de la física en el Leipzig, substituyó un amortiguador de cuero para la mano. Andreas Gordon de Erfurt, monje benedictino escocés, utilizó un cilindro de cristal en lugar de una esfera. El Jesse Ramsden, en el 1768, construyó una versión ampliamente utilizada de un generador eléctrico de la placa. Por el 1784, la máquina de Marum de la furgoneta podía producir voltaje con cualquier polaridad. El Martin van Marum construyó esta máquina electrostática grande de alta calidad (actual en la exhibición en el museo de Teylers en los Países Bajos).

En el 1785, el N. Rouland construyó una máquina ceñida de seda que frotó la piel puesta a tierra de dos liebres cubierta los tubos. El Edward Nairne desarrolló un generador electrostático en el 1787 que introdujo la capacidad de generar la electricidad positiva o negativa, la recogida primero nombrada del conductor primero que llevaba los puntos de recogida y el segundo del conductor primero que llevaba el amortiguador. La máquina del invierno poseyó una eficacia más alta que anterior las máquinas de la fricción. En el 1830s, ohmio de Jorge poseyó una máquina similar a la máquina de Marum de la furgoneta para su investigación (que ahora está en el museo de Deutsches, Munich, Alemania). En el 1840, la máquina de Woodward fue desarrollada de mejorar la máquina de Ramsden (que coloca el conductor primero sobre los discos). También en 1840, la máquina hidroeléctrica de Armstrong fue desarrollada y utilizó el vapor como portador de carga.

Operación de la fricción

La presencia de desequilibrio de la carga superficial significa que los objetos exhibirán fuerzas atractivas o repulsivas. Este desequilibrio de la carga superficial, que lleva a la electricidad estática, puede ser generado tocando dos superficies de diferenciación juntas y después separándolas debido a los fenómenos de la electrificación del contacto y del efecto triboeléctrico . El frotamiento de dos objetos non-conductive genera una gran cantidad de electricidad estática. Éste no es apenas el resultado de la fricción; dos superficies non-conductive pueden cargarse por apenas la colocación una encima de la otra. Puesto que la mayoría de las superficies tienen una textura áspera, dura para alcanzar la carga a través de contacto que a través del frotamiento. El frotamiento se opone junto aumenta cantidad de contacto adhesivo entre las dos superficies. Generalmente los aisladores, e., las sustancias que no conducen electricidad, son buenos en ambos que generan, y sosteniéndose, una carga superficial. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, el plástico, el vidrio, y la médula . Los objetos conductores en contacto generan desequilibrio de la carga también, pero conservan las cargas solamente si están aislados. La carga que se transfiere durante la electrificación del contacto se almacena en la superficie de cada objeto. Observar que la presencia de la corriente eléctrica no detrae de las fuerzas electrostáticas ni del encendido, de la descarga de corona, o de otros fenómenos. Ambos fenómenos pueden existir simultáneamente en el mismo sistema.

Máquinas de la influencia

Historia

Las máquinas friccionales, a tiempo, fueron reemplazadas gradualmente por la segunda clase de instrumento mencionada anteriormente, a saber, las máquinas de la influencia del . Éstos funcionan por la inducción electrostática y convierten el trabajo mecánico en energía electrostática por la ayuda de una pequeña carga inicial que se esté llenando o se esté reforzando continuamente. La primera sugerencia de una máquina de la influencia aparece haber crecido fuera de la invención Electrophorus de s de Volta de el '. El electrophorus es un condensador monodisco usado para producir desequilibrios de la carga eléctrica vía el proceso de la inducción electrostática . Abraham Bennet, el inventor del electroscopio de la hoja de oro, describió un " doblador del del " de la electricidad ; (Phil., 1787), como dispositivo similar al electrophorus, pero a ése podía amplificar una pequeña carga por medio de operaciones manuales con tres placas aisladas, para hacerla observable en un electroscopio. Erasmus Darwin, el B. Bohnenberger, y (más adelante, 1841) el J. Péclet desarrollaron varias modificaciones del dispositivo de Bennet. En 1788, el Guillermo Nicholson propuso su doblador giratorio, que se puede considerar como la primera máquina giratoria de la influencia. Su instrumento fue descrito como " un instrumento que dando vuelta a un torno produce los dos estados de la electricidad sin la fricción o de la comunicación con el earth". 403) Nicholson describió más adelante un " condenser" de giro; aparato.

Otros, incluyendo el T. Cavallo (quién desarrollaron el " Multiplier" de Cavallo;, un multiplicador de la carga usar la adición simple, en el 1795 ), Juan leyó, Charles Bernard Desormes, y el Jean Nicolás Pedro Hachette, desarrolló otras varias formas de dobladores giratorios. En 1798, el científico y el predicador alemanes Gottlieb Cristóbal Bohnenberger, describieron la máquina de Bohnenberger, junto con varios otros dobladores de Bennet y Nicholson mecanografía adentro un libro. El más interesantes de éstos fueron descritos en el " Der Physik" de Annalen; (1801). El José Belli, en el 1831, desarrolló un doblador simétrico simple que consistió en dos placas de metal curvadas entre las cuales giró un par de placas continuó un vástago el aislamiento. Era la primera máquina simétrica de la influencia, con las estructuras idénticas para ambos terminales. Este aparato era similar " de s de señor Kelvin a '; replenisher" (1867). Señor Kelvin también ideó una máquina combinada de la influencia y la máquina electromágnetica, comúnmente llamadas un molino del ratón, para electrificar la tinta con respecto a su registrador de sifón . Señor Kelvin también se convirtió, entre el 1858 y el 1867, un generador electrostático de la agua-gota, que él llamó el " " de Agua-caída del condensador ;.

En el 1860, el C. Varley patentó un tipo más moderno de máquina de la influencia. Entre el 1864 y el 1880, el W. Holtz construyó y describió una gran cantidad de máquinas de la influencia que eran consideradas los progresos más avanzados del tiempo. En una forma, la máquina de Holtz consistió en un disco de cristal montado en un eje horizontal que se podría hacer para girar a una considerable velocidad por un engranaje que se multiplicaba, obrando recíprocamente con las placas de la inducción montadas en un disco fijo cerca de ella. En el 1865, el agosto J. Toepler desarrolló una máquina de la influencia que consistió en dos discos fijados en el mismo eje y la rotación en la misma dirección. En el 1868, la máquina de Schwedoff tenía una estructura curiosa para aumentar la corriente de salida. También en 1868, varios mezclados fricción-influencian la máquina fueron convertidos, incluyendo la máquina de Kundt y la máquina de Carré. En el 1866, la máquina de Piche (o la máquina de Bertsch) fue desarrollada. Julio Smith recibió la patente americana para un dispositivo portable y hermético que fue diseñado para encender el polvo. También en 1869, las máquinas sectorless en Alemania fueron investigadas por el Poggendorff .

La acción y la eficacia de las máquinas de la influencia fueron investigadas más a fondo por el F. Bouchotte también examinaron la eficacia y la energía que producía actual de las máquinas de la influencia. En el 1871, las máquinas sectorless fueron investigadas por Musaeus. En el 1872, el electrómetro de Righi fue desarrollado y era uno de los primeros antecedentes del generador de Van de Graaff. En el 1873, Leyser desarrolló la máquina, una variación de Leyser de la máquina de Holtz. En el 1880, el Roberto Voss (un fabricante del instrumento de Berlín) ideó una forma de máquina en la cual él demandó que los principios de Toepler y de Holtz fueron combinados. La misma estructura también se sabe como la máquina de Toepler-Holtz del . En el 1878, el británico James Wimshurst del inventor comenzó sus estudios sobre los generadores electrostáticos, mejorando la máquina de Holtz, en una versión de gran alcance con los discos múltiples. La máquina clásica, de que de Wimshurst se convierte en la forma más popular de máquina de la influencia, fue divulgada a la comunidad científica por el 1883, aunque las máquinas revious con las estructuras muy similares fueran descritas previamente por Holtz y Musaeus. En el 1885, una de las máquinas más grandes-nunca de Wimshurst fue construido en Inglaterra (ahora está en el museo de Chicago de la ciencia y de la industria ). En 1887, Weinhold modificó la máquina de Leyser con un sistema de inductores verticales de la barra de metal con los cilindros de madera cerca del disco para evitar revocaciones de polaridad. Lebiez describió la máquina, de que de Lebiez era esencialmente una máquina simplificada ( L'Électricien, el abril de 1895, págs. En 1894, Bonetti diseñó una máquina con la estructura de la máquina de Wimshurst, pero sin sectores del metal en los discos. Esta máquina es más de gran alcance que la versión sectored, pero debe ser comenzada generalmente con una carga externo-aplicada.

En el 1898, la máquina de Pidgeon fue desarrollada con una disposición única por el W. En el 28 de octubre de ese año, Pidgeon presentó esta máquina a la sociedad física después de varios años de investigación en las máquinas de la influencia (principio al principio de la década). El dispositivo fue divulgado más adelante en el compartimiento filosófico (el diciembre de 1898, página 564) del y la revisión eléctrica (vol. XLV, página 748) del . Una máquina de Pidgeon posee los inductores fijos que arregló de una forma que aumenta el efecto eléctrico de la inducción (y su salida eléctrica es por lo menos doble la de máquinas típicas de este tipo cuando se exige demasiado). Las características esenciales de la máquina de Pidgeon son, una, la combinación de la ayuda giratoria y de la ayuda fija para inducir la carga, y, dos, el aislamiento mejorado de todas las piezas de la máquina (pero más especialmente de los portadores del generador). Las máquinas de Pidgeon son una combinación de una máquina de Wimshurst y de máquina de Voss, con las características especiales adaptadas para reducir la cantidad de salida de la carga. Las máquinas de Pidgeon se excitan más fácilmente que el mejor de estos tipos de máquinas. Además, Pidgeon investigó un " actual más alto; triplex" máquinas de la sección (o " máquinas dobles con un solo disk" central;) con los sectores incluidos (y se encendió recibir la patente británica 22517 (1899) para este tipo de máquina).

Máquinas y " múltiples del disco; triplex" las máquinas electrostáticas (generadores con tres discos) también fueron desarrolladas extensivamente alrededor de la vuelta del siglo . Tudsbury descubrió eso que incluía un generador en un compartimiento metálico que contenía el aire comprimido, o lo mejora, el dióxido de carbono, las características aisladores de gases comprimidos permitieron a un efecto grandemente mejorado ser obtenidas debido al aumento en el voltaje de avería del gas comprimido, y a la reducción de la salida a través de las placas y de las ayudas aisladores. En el 1903, el Alfred Wehrsen patentó un disco de rotación de la ebonita que poseía sectores encajados con los contactos del botón en la superficie de disco. En el 1907, el Heinrich Wommelsdorf divulgó una variación de la máquina de Holtz usar este disco e inductores encajados en las placas del celuloide (DE154175; " " de la máquina de Wehrsen;). Wommelsdorf también desarrolló varios generadores electrostáticos de alto rendimiento, cuyo el más conocidos eran su " Machines" del condensador; (1920). Éstas eran máquinas del solo disco, usar discos con los sectores encajados que fueron alcanzados en los bordes.

Generadores electrostáticos modernos

Los generadores electrostáticos tenían un papel fundamental en las investigaciones sobre la estructura de la materia, comenzando en el final del siglo XIX. Por los años 20, era evidente que las máquinas capaces de producir mayor voltaje eran necesarias. El generador de Van de Graaff del fue desarrollado, comenzando en el 1929, en MIT . El primer modelo era en octubre el demostrado 1929 . La idea básica era utilizar una correa aislador para transportar la carga eléctrica al interior de un terminal hueco aislado, en donde podría ser descargada sin importar el potencial ya presente en el terminal, que no produce ningún campo eléctrico en su interior. La idea no era nueva, pero la puesta en práctica usar una fuente de alimentación electrónica para cargar la correa era una innovación fundamental que hizo las máquinas viejas obsoletas. La primera máquina utilizó una cinta de seda comprada en cinco y un almacén de moneda de diez centavos como la correa de transporte de la carga. En el 1931 una versión capaz de producir 1.000 voltios fue descrita en un acceso de la patente. El Nikola Tesla escribió un artículo americano científico, " Posibilidades del del " de los generadores electrostáticos ; en 1934 referente al generador de Van de Graaff (págs. Tesla indicó, " El I cree que cuando los nuevos tipos de los generadores de Van de Graaff se desarrollan y suficientemente mejoró un gran futuro será asegurado a ellos " de ;. Las máquinas de alta potencia pronto fueron desarrolladas, trabajando en los envases a presión para permitir la mayor concentración de la carga en las superficies sin la ionización. Las variaciones del generador de Van de Graaff también fueron desarrolladas para la investigación de la física, como el Pelletron, que utiliza una cadena con los acoplamientos aisladores y que conducen de alternancia para el transporte de la carga. Los generadores simplificados de Van de Graaff están comúnmente - visto en demostraciones sobre la electricidad estática, debido a su capacidad de alto voltaje, producir el efecto curioso de hacer el pelo de la gente que toca el terminal, colocándose sobre una ayuda aislador, se levanta.

Entre 1945 y 1960, el investigador Noël Felici del francés desarrolló una serie de generadores electrostáticos de alta potencia, basada en la excitación electrónica y usando los cilindros que giraban en la velocidad y el hidrógeno en envases a presión.

Ciencia y dispositivos de la franja

Estos generadores se han utilizado, a veces inadecuado y con una cierta controversia, para apoyar varias investigaciones de la ciencia de la franja. En el 1911, el George Samuel Piggott recibió una patente para una máquina doble compacta incluida dentro de una caja a presión para sus experimentos referentes la radiotelegrafía y al " " antigravedad ;. Mucho más adelante (en los años 60), el Testatika del fue construido por el ingeniero alemán, Paul Suisse Bauman, y promovido por una comunidad suiza, el Methernithans Testatika es un generador electromágnetico basado en la máquina electrostática 1889 de Pidgeon, dijo producir el " energy" libre; disponible directo del ambiente.

Ver también

La lista de generador electrostático patenta
Motor electrostático
Electrómetro (también conocido como el " electroscope")
Electret

Lectura adicional

C. Stong, " Los motores electrostáticos son accionados por el campo eléctrico del Earth". Jefimenko, " Motores electrostáticos del : Su historia, tipos, y teoría de operación el " ;. Electret científico, estrella City, 1973. Francisco (autor) y Oleg D. Jefimenko (redactor), " Experimentos electrostáticos del : Una enciclopedia del " electrostático temprano de los experimentos, de las demostraciones, de los dispositivos, y del aparato ;. Electret científico, ciudad de la estrella, 2005. Johnson, " Máquinas de alta velocidad modernas de la influencia del ; Sus principios, construcción y usos a la radiografía, a la radiotelegrafía, a la fotografía de la chispa, a la electro-cultura, a la electro-terapéutica, a la ignición de alta tensión del gas, y a la prueba del " de los materiales ;. ISBN B0000EFPCO
Alfred W. Simon, " Teoría cuantitativa del del " del generador electrostático de la influencia;. 24, 690-696 (1924), publica 6 - diciembre de 1924. Maxwell del vendedor, tratado en electricidad y magnetismo (2do ed. Everett, electricidad (extensión de la parte iii. de filosofía natural) de Deschanels (Londres, 1901), ch. Winkelmann, der Physik (Breslau, 1905), vol. 50-58 de Handbuch (contiene una gran cantidad de referencias a los papeles originales)
J. Gris, " Máquinas eléctricas de la influencia del, su desarrollo histórico e instrucción moderna de las formas en la fabricación les del " de ; (Londres, I903). Thompson, la máquina de la influencia de Nicholson -1788 a 1888, Journ. 569
Juan Munro, la historia de la electricidad (el proyecto Gutenberg Etext)
A. Moore (redactor), " Electrostática del y su " de los usos ;. Wiley, Nueva York, 1973. Jefimenko (con el caminante de la D.), " " electrostático de los motores del ;. Pidgeon, " un " de la Influenciar-Máquina ;. No 1 (el octubre de 1892) 406-411 de Londres 12. Pidgeon, " un " de la Influenciar-Máquina ;. No 1 (el octubre de 1897) 253-257 de Londres 16.

Artículos y referencias externos

.
  • Zenithic
  • List of VDQS wines
    Random links:LILO (cargador de cargador) | Teoría de GNS | Moses Znaimer | Guillermo F. Readdy | Lanzadera superior del aire

  • © 2007-2008 enciclopediaespana.com; article text available under the terms of GFDL, from en.wikipedia.org
    ="http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js">