|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A fizika tantervek és tankönyvek izgalmas fejezete az elektrosztatika. Alapfogalmainak, pl. elektromos állapot, töltés, megosztás, vezető, szigetelő, térerősség, feszültség, potenciál, csúcshatás, kisülés, kapacitás stb., szemléltetésére ma is a több száz éve felfedezett elektrosztatikai gépek utódait használjuk. A nagy feszültséget, de kis áramerősséget létrehozó elektrosztatikai gépek – a dörzselektromos, a megosztó- vagy influenciagépek, és a Van de Graaf generátor – alapvetően a kétféle elektromos töltés szétválasztására és akkumulálására szolgálnak.
|
|
|
Otto von Guericke |
A kénlabdás alapkísérlet |
Winter-féle gép – Sárospatak |
Az első elektrosztatikai gépet, amely egy fakeretben forgatott, kénnel preparált üveglabda feltöltésén alapult, a magdeburgi Guericke készítette 1672-ben, akinek talán ismertebb a légnyomás hatását demonstráló kísérlete. Winter 1800-as dörzselektromos gépében a forgó üvegkorong foncsorozott bőrpárnákhoz dörzsölődik, a korong pozitív töltését fémcsúcsok szívják le, ezt vezetik az egyik konduktorra. A bőrpárnák negatív töltése a párnákkal összekötött másik konduktoron halmozódik fel. A konduktor látványosan kisüthető, számos demonstrációs készüléket ma már múzeumban őriznek.
|
|
|
Leideni palack – OPKM |
Van Marum óriásgépe a Teylers Múzeumban – 1784 |
Dörzselektromos gép |
A legegyszerűbb szerkezetű influenciagép, az elektrofor, Volta nevéhez kötődik (1770): „Fémtányérba öntött gyantalepényből és egy szigetelőnyéllel ellátott korong alakú fémfedőből áll. A lepény rókafarkkal dörzsölve negatív töltést nyer, amely megosztólag hat a fémfedőre. Ha a negatív töltését elvezetjük, leemelés után pozitív töltést tartalmaz. Így az eredeti töltés sokszorosát nyerhetjük.”
A demonstrációs kísérletekhez máig használt influenciagép fő része két, egymással ellentétes irányban forgatható ebonit korong, amelyeknek a külső oldalára nagyobb számú sztaniol szektor van ragasztva. A korongok sztaniol szektoraihoz egy-egy fémrúddal összekötött fémecset dörzsölődik. A fémcsúcsokkal ellátott szívószerkezetek konduktorban vagy elektródban végződnek. Forgatáskor csakhamar nagymennyiségű pozitív illetve negatív töltést halmoznak fel. Ha a megosztógép konduktoraihoz egy-egy leideni palack (Kleist, ~1740, Cunnaeus, ~1741) kapcsolódik, az egymástól néhány centiméterre elhelyezkedő elektródok közt átütő szikrák ritkábbak, de erősebbek lesznek.
. . . Múzeum
Elektrosztatikai gépek az elektromos alapjelenségek szemléltetéséhez
Az influenciagép kifejlesztői Holtz (1865) és Töpler (1866), legismertebb továbbfejlesztője Wimshurst (1883), akinek készülékét szinte változtatás nélkül használjuk ma is, szemléltetésre.
|
|
|
Konduktor leideni palackkal |
Holtz-féle influenciagép |
Wimshurst gép |
A Wimshurst készülék és a szikrainduktor (Ruhmkorff, 1857) a hazai taneszköz-gyártók, forgalmazók kínálatában és a természettudományos tanszerjegyzékekben a múlt század kezdetétől napjainkig megtalálható, és iskoláink fizika szertárainak és a múzeumoknak is attraktív műtárgya.
|
|
|
Wimshurst gép az Egri Dobó István Gimnázium szertárából |
Ruhmkorff szikrainduktor a Győri Bencés Gimnázium kiállításán |
Az Országos Pedagógiai Könyvtár és Múzeum influenciagépe |
A főként demonstrációs célokat szolgáló elektrosztatikus gépek tökéletesítése napjainkban is folyik. Dr. Antonio Carlos Moreirão de Queiroz villamosmérnök, a Rio de Janeiro-i Szövetségi Egyetem Elektronikai és Számítógéptudományi Tanszékének tudománytörténész docense, 1973 óta több Wimshurst készüléket konstruált. Kutatásainak eredményeit az Interneten teszi közzé, honlapja impozáns áttekintést ad az elektrosztatikai gépek múltjáról és jelenéről.
|
|
|
|
Antonio C. M. de Queiroz gépe – 2001 |
Magyar Wimshurst készülék – 2004 |
Bipoláris Van de Graaf generátor – 1996 |
Magyar Van de Graaf generátor – 2004 |
Az Interneten a http://www.coe.ufrj.br/~acmq/electrostatic.html című honlapon, az „Electrostatic machines – Patents” címet viselő lista naprakész adatai szerint, 1902 és 1935 között 34 elektrosztatikus gépet szabadalmaztattak. A legutolsó bejegyzés szerinti szabadalom: „[US-1991236] R. J. Van de Graaff, "Electrostatic Generator", 12 February 1935”. A Van de Graaf szalaggenerátor nemcsak kedvelt demonstrációs eszköz, hanem több millió volt feszültség előállítására alkalmas, az atommagfizikában használatos részecskegyorsító generátor.
Hozzászólások: