Nádasi András: Tanszer - Múzeum

Nyomtatási nézet

Elektrosztatikai gépek az elektromos alapjelenségek szemléltetéséhez

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Vissza a tartalomjegyzékhez