קטגוריות: מאמרים מוצגים » עובדות מעניינות
מספר צפיות: 32012
הערות לכתבה: 2
צאר - אלקטרופור
בקיץ 1814 הזוכה של נפוליאון הקיסר הכל-רוסי אלכסנדר הראשון ביקר בעיר הולנד בהלם. האורח הנכבד הוזמן לאקדמיה המקומית. כאן, כפי שכתב ההיסטוריוגרף, "המכונה החשמלית הגדולה קודם כל משכה את תשומת לב הוד מלכותו." נוצר בשנת 1784. המכונית באמת עשתה רושם גדול. שני דיסקי זכוכית בקוטר גובהו של אדם מסתובבים על ציר משותף במאמץ של ארבעה אנשים. חשמל חיכוך (תאי חשמל) הועמד לטעינת הסוללה של פחיות שתי לידן, קבלים של אותה תקופה. ניצוצות מהם הגיעו לאורך של יותר מחצי מטר, שהקיסר היה משוכנע בו.
תגובתו לנס הטכנולוגי המרכז-אירופי הזה הייתה יותר מאופקת. מילדותו הכיר אלכסנדר מכונה גדולה עוד יותר, וזה נתן יותר מאות הניצוצות האלה. זה נעשה. אפילו מוקדם יותר בשנת 1777. במולדתו בסנט פטרסבורג זה היה פשוט יותר, בטוח יותר ונדרש פחות משרתים מההולנדים. הקיסרית קתרין השנייה בנוכחות נכדיה אירחה את עצמה בעזרת מכונה זו על ידי ניסויים חשמליים בצרסקויה סלו. ואז היא, כתערוכה נדירה, הועברה לקסטקאמרה של סנט פטרסבורג, ואז, על פי סדר כלשהו, היא הוצאה משם ועקבותיה אבדו.
לאלכסנדר הוצגה הטכניקה שלשום שלשום. העיקרון של ייצור חשמל באמצעות חיכוך לא מיושם כבר למעלה מ -200 שנה, בעוד הרעיון העומד בבסיס המכונה הביתית משמש עדיין במעבדות מודרניות של בתי ספר ואוניברסיטאות בעולם. עיקרון זה - אינדוקציה אלקטרוסטטית - התגלה ותואר לראשונה ברוסיה על ידי האקדמאי הרוסי, ששמו מעטים יודעים, וזה לא הוגן. ברצוני להזכיר על כך לדור הנוכחי.
למה היית צריך מכונית ענק?
לא נמצאו תיאורים של יצירות שהופקו בסנט פטרסבורג על מכונה ענקית. ידוע שבאותן שנים בחדר הכלים של האקדמיה למדעים באי וסילייבסקי יוצרו גנרטורים חשמליים מגנרטורים "כיס" לבידור וטיפול עצמי במעגל המשפחתי, ועד אלה סדרתיים למעבדות פיזיות של מדענים. מדוע עשו מכונית מפלצת יקרה? האם אוכל לענות על שאלה זו?
לזה הובילה הרשימה המבוקשת שלנו.
בשנת 1769 בעיר ברשיה האיטלקית הכה ברק בכנסייה, שבמרתפים שבהם אוחסנו כמאה טונות אבק שריפה. הפיצוץ בעקבות המכה הרס את חלק העיר ואת אלפי תושביה. בהתחשב במקרה ידוע נרחב זה, פנתה ממשלת בריטניה מדענים מהאקדמיה שלה להמליץ על הגנת ברקים אמינה על מחסני האבקה שלה. מסיבות האגודה המלכותית של לונדון, שבין חבריה היה ממציא הברק האמריקני ב. פרנקלין, הוצע ומתקן מתקן להגנת ברקים במחסנים בפרפליט באנגליה.
ועכשיו, בעזרת הידע המודרני, אי אפשר לתת ערובה של 100% להגנה על מבנים באמצעות מוטות ברק (נכון יותר מוטות ברק). ובאופן אירוני בשנת 1772. מוט הברק המותקן בהתאם לכללים לא הגן על המחסנים מפני ברקים. היא "החליקה" מהסיכה המגן, אך התנהגה חלש והמחסנה לא התפוצצה. המקרה הזה השמיע הרבה רעש, כולל ברוסיה.
כאן בסנט פטרסבורג במשך 15 שנה שוחזר מגדל הפעמונים של קתדרלת פיטר ופול, ששוקם לאחר שביתת ברק בשנת 1756. מתי בשנת 1772 הושלם התיקון העיקרי של ספייר מגדל הפעמון, בראשות אדריכל השיקום א 'דיאקוב, ופנה לאקדמיה המקומית בהמלצה להגנה, "כדי שהברק לא יגרום לשריפה של שפיץ". 25 בינואר 1773 ועידת האקדמיה הורתה לפרופסורים אפינוס, קראפט ואולר להביע את עמדותיהם כיצד להתקין הגנה זו.על פי המסמכים, ידוע כי בחודש פברואר פנה פרופסור לפיזיקה VL קראפט להנהגת האקדמיה בבקשה "לשחרר את אחת המכונות החשמליות מתא הכלי לחדר הפיזיקה". כנראה לניסויים ..
ברור שקראפט היה צריך למסור לבונים נתונים ספציפיים: על חומרי המוליכים, קוטרם, חומר וגובה מסוף האוויר וכו '. כיום ידוע שזרמי הברק מגיעים למאות אמפר, ופוטנציאל הטעינה של העננים הוא מיליוני וולט. אבל אז לא היו וולטים או אמפרות, הייתה רק דרך אחת ליצור מודל תהליכים, להשיג נתונים ולהכחיד אותם לסופות רעמים. יתרה מזאת, הדיוק של הנתונים המתקבלים יהיה גבוה יותר, ככל שמכונה חשמלית יכולה ליישם דומה יותר לסופת רעמים של ממש. מכונה רגילה לא היטיבה: היא לא הצליחה להמיס חוט נחושת בעובי של מילימטר. היה צורך למצוא דרך החוצה.
אקדמאים רוסים שלחו בקשה ללונדון, אך אפילו שם הם לא ידעו מעט על הבעיות המבוקשות. למרות שהם עצמם ניסו ביצירת "ענן מלאכותי" באורך של יותר מ 50 מטר וחצי מטר רוחב. התוצאות שקיבלו היו סותרות. המכונה הטריבואלקטרית התקרבה לגמר שלה. ליצירת פוטנציאלים גבוהים אי אפשר להכין דיסקי זכוכית בקוטר של, למשל, חמישה מטרים. הכוח הצנטריפוגלי בתאונה יהפוך אותם ללא ספק לאלפי שברים המסוכנים לנסיינים. היה צורך ליצור מקור חשמל אחר במתח גבוה לצורך ניסויים.
מקרה כזה הופיע בשנת 1776, כאשר הומצא גנרטור חשמלי, שהיה שונה לחלוטין מהקיים, אך יצר מטענים חשמליים בפרמטרים גבוהים אפילו יותר ממכונת חיכוך. העיצוב היה פשוט, ולכן לצורך הייצור הוא חולק על ידי המומחים שלו (איור 1) הניסויים בוצעו. וב- 8 במאי 1777. האדריכל דיקוב הודיע לאקדמיה למדעים על סיום העבודות על מוט הברק של הצריח. ועכשיו הצריח שגובהו 122.5 מטר עומד מוגן עד מהרה. אבל, אם אמריקאים, בריטים וגרמנים יודעים את שמות גיבוריהם במאבק נגד הברק, הרי שבספרי לימוד רוסיים על תולדות המדע ניתן לקרוא כי VL קראפט "לא הראתה שום דבר מיוחד", או ש"פיזיקה ככזו, במיוחד ניסיוני, קראפט כלל לא התעניין. " וזה יותר מהוגן.
3מעל הידע.
10 ביוני 1775 הפיזיקאי האיטלקי א 'וולטה הודיע על המצאתו של מקור חדש לחשמל: "אני מציג בפניך גוף שמחשמל רק פעם אחת לעולם לא מאבד את החשמל שלו, ושומר בעקשנות על כוח פעולתו." המחבר קרא למכשיר זה את המילים "elettroforo perpetuo", שניתן לתרגם כ"חשמל הזורם לנצח ". המכשיר היה פשוט לפני פרימיטיביות. שמה במינוח הפיזי הצטמצם למילה "אלקטרופור", אך הצלחת היישום שלה הייתה מהממת. כעת, על מנת לקבל מטענים חשמליים בכמויות גדולות, לא היה צורך להשתמש בשירותיהם של מכונות חשמליות קיימות.
וולטה לא ראה את עצמו כממציא היחיד של המכשיר. כמו כל מדען גדול, הוא כיבד את יתרונות קודמיו. להלן מילותיו: "אפינוס ווילקו חזו ברעיון זה וגילו את התופעה, אם כי לא בנו את המכשיר המוגמר." איזו ציפייה היא? ושם המשפחה אפינוס נמצא בטקסט זה בפעם השנייה. וזו לא מקרה.
פרופסור מאוניברסיטת רוסטוק פ. אפינוס וסטודנטו I. Wilke בגילוי חשמל הוא תופעה המכונה כיום אינדוקציה חשמלית. ניתן להסביר את משמעות התגלית כך: כל גוף שמונח בשדה חשמלי עצמו הופך לחשמלי. בהמשך יוזמן אפינוס לרוסיה החל משנת 1757. הוא יהפוך לחבר באקדמיה למדעים בסנט פטרסבורג. כאן הוא יחיה עד סוף ימיו, וכאן יכתוב את יצירת חייו העיקרית - "ניסיון בתורת החשמל והמגנטיות."הוא פורסם בסנט פטרסבורג בשנת 1759. והפך לפופולרי מאוד בקרב פיזיקאים. התוודעתי לעבודה זו וא 'וולטה. הוא הקדיש תשומת לב מיוחדת לחווייתו של האקדמאי בסנט פטרסבורג, אשר אנו נשחזר להלן.
על שתי כוסות זכוכית A ו- B מותקן מוט מתכת C באורך של חצי מטר. בקצות מוט זה ממוקמים שני משקלי בלוק 1 ו -2 אחרים (איור 2). אם אתה מביא (מבלי לגעת) במקל השעווה המגוררת מהצד של המשקל הראשון, אתה יכול לוודא כשאתה מסיר את המשקולות הקטנות שהם נטענים. הראשון הוא חיובי, השני הוא חשמל שלילי. יתרה מכך, ניתן לבצע ניתוח כזה מבלי לשפשף יותר מקלות שעווה כמה פעמים שתרצו. שעוות האיטום לא פחתו. באופן עקרוני, מכונה להטענת גופים עם חשמל הייתה מוכנה .. אפשר היה במקום משקולות להניח על רף כל גופים שיחשמלו ולחשמל אותם. מדוע לא מכונת תנועה תמידית?
זה היה אב-טיפוס לאלקטרופור של וולטה, שהמנגנון שלו מאוד פשוט להסביר לבני דורו. שעווה איטום מגורדת נטענת באופן שלילי. זה יוצר שדה חשמלי הפועל על האלקטרונים החופשיים של מוט מתכת. לאחר טעינה שלילית, הם מופצים מחדש בבר בצורה כזו שהם מצטברים במשקל 2 ונשארים בגירעון במשקל 1. בקצות המוט נוצר הבדל פוטנציאלי. ניתן להיפטר ממנה כרצונה. הגאונות של וולטה נדרשה כדי להשתמש בתופעה זו בפועל ואף מעבר לכך להפחתת האביזרים הדלים בהתקנת אפינוס. וולטה כלל לא משתמשת במשקולות. בדיוק ברגע שהביא את השעווה, לרגע, הוא נוגע בקצה המוט מול השעווה באצבעו. ברור כי עודף אלקטרונים זרמו בגופו של הפיזיקאי ל"ארץ ". כעת, כאשר הוסרה השעווה האיטומית, התברר כי כל המוט טעון בחשמל חיובי. על פי עיקרון זה, ניתן היה כבר ליצור מכונה חשמלית נוחה יותר ממכונות חיכוך. אבל לא רק שזה היה היתרון של המכונית החדשה.
מסתבר שמכונה אלקטרופורית מסוגלת לא רק להשיג מטען, אלא גם להגדיל את הפוטנציאל החשמלי שלה פעמים רבות. וולטה ניצל את הנכס הזה כשהוכיח את זהות החשמל, מתקבלת בתא גלווני וחשמל שנוצר כתוצאה מחיכוך, כמו גם מטען הברק של הענן. כל המטענים הללו התבררו כאותם אופי בדיוק. וזה הוכח על ידי אלקטרופור.
איך האלקטרופור הענק עבד?
"מחבת" ענקית סגלגלה ומכוסה פח בשטח של כארבעה מטרים רבועים (!!!) התמלאה בתמיסה קפואה של שרף ושעווה. היא שכבה בבסיס האלקטרופור. עליו, על מתלים שגובהם יותר משני מטרים, על חבלים שעברו דרך הבלוקים, תלה מחבת טיגון נוספת, קצת יותר קטנה. הממדים של המכונה כולה היו 3 x 2.5 על 1.5 מטר. (איור 1). סלח על הליקויים הגרפיים של האמן מימי הביניים. גיאומטריה תיאורית המאפשרת לך לתאר רישומים תלת מימדיים במטוס תופיע רק בשנת 1799.
פשטנו את הרישום באופן ספציפי כדי להבין את עקרון המכונה. (איור 3) זוג מחבתות דיסק, מבודדות עם חבלים משי זה מזה, הם מעבה אוויר בעל קיבולת משתנה. נזכיר כי הקיבול של קבלים הוא ביחס הפוך למרחק בין הלוחות. ככל שהמרחק קטן יותר, כך הקיבולת גדולה יותר ולהיפך. יכולתו של הנסיין שונתה על ידי הגבהה והורדה של התבנית המתלה. להסרת מטענים, הוברח כדור נחושת B לחלקו העליון של התבנית הזזה, עבור החלק התחתון.
עבודת האלקטרופור החלה עם עירור מטען ב"פאן "התחתון. ניתן לעשות זאת על ידי שפשוף השרף בכובע פרווה רגיל. הליך זה בוצע בכל פעם. ואז החלק הנע של האלקטרופור נפל נמוך ככל האפשר, אך לא מאפשר מגע עם ה"פאן "התחתון. זה מה שקורה בזה.
אנו יודעים שהדיסק העליון עשוי מתכת, והמתכות בעלות מבנה גבישי. גבישים אלה יכולים להיחשב סריג של יוני מתכת חיוביים, שתאיםיהם מלאים באלקטרונים. ניתן לדמות אלקטרונים אלה למולקולות גז הנעות ברציפות, ככל שהדיסק העליון מתקרב לתחתון, השדה השלילי של השרף על אלקטרונים טעונים שלילית גדל יותר ויותר. זה מוביל לכך שהאלקטרונים שדוחפים החוצה מתפזרים לחלקו העליון של הדיסק וגם לכדור הנחושת המולחן C. כתוצאה מכך, החלק העליון של "המחבת" הנע מקבל עודף אלקטרונים עם חסר בתחתון. בהתאם לכך, החלק העליון של הדיסק המטלטל והכדור C טעונים באופן שלילי, והתחתון חיובי.
אם כדור המוליך B או C מקורקע כעת, עודף האלקטרונים יזרום מראש "התבנית" לקרקע, מה שהופך אותו לניטרלי, אך חוסר האלקטרונים בתחתית יישאר. באלקטרופור שלו ביצע וולטה נוהל זה במגע אצבע, ובאחת הענקית, שם המטען היה גדול, הזרמים שזרמו דרך הנסיין היו גדולים ויכולים לפצוע את החשמל. לכן, מעצבי המכונה העלו אלקטרודה קרקעית מיוחדת, שעבדה אוטומטית. כאשר הוריד את החלק העליון של התבנית, הכדור C היה במגע במצב הנמוך ביותר עם הכדור D המקורקע, דרכו זרמו אלקטרונים לקרקע. עם עלייה קלה בדיסק העליון, המגע הופסק והיעדר האלקטרונים כבר התפשטו לדיסק כולו. והפוטנציאל של מטען זה גדל עם הגדלת גובה הדיסק. סדירות זו הבחינה לראשונה בהיסטוריה העולמית בשנת 1759 על ידי האקדמאי סנט פטרסבורג F.U.T. Epinus.
בדרך כלל זה לא מובן לחלוטין על ידי התלמידים, אם כי אסור לאף אחד לחזור על החוויה של אפינוס וזה קל יחסית לעשות זאת. סדירות זו נרשמת בקלות על ידי סמלים בנוסחה, שנמצאת בכל ספר לימוד להנדסת חשמל. חוסר האמון של התלמידים בתוצאות הניסוי הזה נגרם ככל הנראה מהרעיון של קבל בעל קיבולת משתנה כסוג של מכונת תנועה תמידית שממנה היא מגדילה את פוטנציאל הטעינה. אולם הגידול בפוטנציאל בא על חשבון עלויות אנרגיה עבור העבודה המכנית של פיזור הצלחות. אחרי הכל, לוחות הקבלים הטעונים במטענים מנוגדים נמשכים זה לזה בכוח מסוים שיש להתגבר עליו.
כמובן שאי אפשר לדמות את תהליך פריקת הברק אפילו בעזרת ענק אלקטרופור כזה, אך עד כה מתקבלים פוטנציאלים גבוהים של מטעני פיזיקה באמצעות מכוניות ואן דה גראףשם המטענים מועברים לכדורי מוליך ענקיים באופן מכני.
איננו יודעים מה הפוטנציאל של המטען שהתקבל באלקטרופור הצאר, אך סופר לא ידוע כתב במקורות ארכיוניים: "היא (המכונה) מוכנה לפגוע בכל מי שמעז לגעת בכדור שלה. ידוע מניסיון שהאלקטרופור הזה יכול אפילו להרוג שור. כוח נורא! "
יוצרי ענק סנט פטרסבורג.
שמותיהם של מעצבי המכונה הענקית ידועים לנו מדבריו של הפיזיקאי המפורסם יוהן ברנולי, שביקר בפטרבורג בשנת 1778. זהו פרופסור לאקדמיה למדעים בסנט פטרסבורג וולפגנג לודוויג קראפט (1743-1814) והמכונאי של אותה האקדמיה, אומן הרוסים I.P. Kulibin (1735-1818). באחד הספרים המודרניים בנושא חשמל ניתן לקרוא: "בעיצובים הטכניים של מכונות אינדוקציה, לא קל אפילו לעין מתוחכמת להבחין בעקרונות היסוד הפשוטים שלהם." האדם המדהים היה קוליבין. פעם הוא למד כיצד להפוך טלסקופים לא גרועים יותר מאנגלית, והוא באופן אישי ליטש את העדשות. כך היה גם באלקטרופור, שעיקרו אינו מובן גם כעת עבור מהנדסים רבים. אז הכבוד של בניית אלקטרופור ענק שייך לחלוטין לבני ארצנו.
הגרמני האתני V.L.Kraft אינו יכול להיחשב כזר.הוא נולד ומת בסנט פטרסבורג ובהיסטוריה של הפיזיקה שמו נמצא בגרסה הרוסית - כניסה יורביץ '. זו לא אשמתו שהוא לא הורשה לעבוד בתחום הפיזיקה. קתרין השנייה זיהתה אותו כמורה לנכדיה הרבים, ביניהם היו הקיסרים העתידיים אלכסנדר הראשון וניקולאס הראשון.
קתרין השנייה שברה גם את הקריירה המדעית שלה לאקדמאי בסנט פטרסבורג, חלוץ הזרקת החשמל F.U.T. Epinus (1724-1802), אחד המומחים המבטיחים ביותר בתחום החשמל של אותה תקופה. הוא היה מחויב לפענח את ההתכתבויות הדיפלומטיות המיורטות של זרים מסנט פטרסבורג עבור הקיסרית. אך אין ספק שהוא לקח חלק ביצירת מכונה ענקית כיועץ. העומס העומד בפענוח המשלוחים הדיפלומטיים היה כה גדול עד שהוא חלה קשה במחלה נפשית ובסוף ימיו לא יכול היה לעשות מדע.
גורלה של מכונית זו אינו ידוע. בהוראת מישהו, היא הוצאת מהקוסטקמה. וייתכן שלא בלי סיבה. הם פחדו ממנה, ומסיבה זו. נמצא כי אלקטרופוריות יכולות לעבוד מבלי לתת לו חיוב ראשוני. באלקטרופור הענק הייתה מספיק רוח קלה מעל המחבת התחתונה. ואז לקבל פוטנציאל גבוה וקטלני בחלקו העליון.
מדוע כתוב מאמר זה?
כל האמור לעיל אמור להראות לקורא כי קל מאוד להשיג פוטנציאלים חשמליים אפילו בבית. למצוא את האפשרויות ליישומם המעשי זה עניין של מוחם של הקוליבינים המודרניים. האפשרויות לשימוש בחשמל סטטי קיימות ככל הנראה גם בחיי היומיום. צריך רק להתעניין בממציאים. והנה שתי דוגמאות לכך.
בשנות ה -40 של המאה שעברה פיתח הפטריארך של הפיזיקאים הסובייטים A.F. Ioffe גנרטור אלקטרוסטטי להפעלת מכונת רנטגן. הגנרטור היה פשוט ואמין. ואז עלה הרעיון להעביר את כל תעשיית הכוח החשמלי במדינה לאלקטרוסטטיקה. ואז שנאים ומיישרים מגדילים לקווי הילוכים נעשים מיותרים. העברות זרם ישר הן החסכוניות ביותר, כך האובדן במהלך הטרנספורמציה נעלם. אך אבוי, עבור תעשיית כוח חשמלית גדולה מערכת כזו בלתי אפשרית לייצור מעשי של גנרטורים. אך ישנם גם צרכנים בעלי צריכת חשמל נמוכה, מה גם שגנרטורים סטטיים אינם מייצרים שדות מגנטיים והם בעלי משקל קל מאוד.
ידוע כי כבר בשנת 1748. האמריקני הגדול ב. פרנקלין השתמש במנוע מונע סטטי למטרות מעשיות - הוא הפך שיפוד הודו מעל מחבת צלייה. כעת נשכחים מנועים כאלה, אם כי אין להם פיתולים, פלדה חשמלית ונחושת. משמעות הדבר היא שהם יכולים להיות אמינים מאוד בפעולה. מנועים כאלה מבטיחים מאוד עבור יישומי שטח. יתר על כן, פיתוח הכימיה הפולימרית מבטיח לנו חומרים דיאלקטריים חדשים.
כך שתוכלו לחשוב בכיוון זה.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: