Презентация электрофорная машина (4.84 Mb, 12 Jun 2013 21:22)

муниципальное бюджетное образовательное
учреждение средняя общеобразовательная
школа №28 г. Пятигорска
Проект выполнили:
Ученики 10 класса
Басакова А.А. и Бадов А.В.
учитель МБОУ СОШ № 28: Аулов А.В.
2013 г.
Электрофорная машина была создана в 1865 немецким физикомэкспериментатором Августом Тёплером (англ.). Одновременно с Тёплером и
независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик
Вильгельм Гольц (англ.) (1836—1913). Машина Гольца по сравнению с машиной
Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла
использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же
время она имела более простую конструкцию. Между 1880 и 1883 годом её
усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Вимшурст. Используемые в
настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой
модификации
машины
Вимшурста.
Машина
электрофорная
предназначена
для
проведения
демонстрационных
опытов
по
электростатике.
Прибор может использоваться в качестве источника разноименных
электростатических зарядов, а также источника напряжения при
демонстрации явления электростатической индукции и в качестве
преобразователя
механической
энергии
в
электрическую.
Используется
в
образовательных
учреждениях.
Наша первая деталь это диски, на которых будет образовываться
статический заряд. Для этого возьмём 2 штуки CD или DVD дисков, каких
именно - значение не имеет, так как диаметр у них одинаковый.
Далее нам надо наклеить на него алюминиевые лепестки.
Нам нужно 20 лепестков на одну сторону диска, т.е. на две стороны - 40
лепестков,
а
на
два
диска
80
лепестков.
В итоге у нас получились два вот таких диска:
Вторая деталь - электропривод. Мы решили отказаться от ручного привода в
пользу электрического. И решили сделать его из куллера от компьютера.
Нам нужно отсечь рёбра жёсткости, т.е. отсоединяем мотор от корпуса куллера.
Их надо отрезать не полностью, а оставить по краям 5-10 мм. Далее в этих
остатках будем просверливать отверстия. Следующим этапом от моторчика
отрываем все лопасти, они нам не нужны. Потом мы его будем крепить на
выпиленный кусок оргстекла, в котором тоже сверлим отверстия.
Схема Z-образной рамки, вид прямо и вид сверху. Изгибаем проволоку и в двух
местах, посередине сминаем её, в этих местах сверлим по одной дырки, они нужны
для крепления рамки к стойке. На концах из тонкой медной проволоки сделаны
контакты (зажаты в изгибе проволоки). С помощью контактов будем снимать эл. ток
и напряжение с дисков. Вторая рамка, в виде неполной буквы "Р". Контакты так же
делаются из проволоки, только крепятся при помощи металлической полоски и
болтов.
Схема стоек держателей ->
<- Схема расположения деталей на основании
После того, как все детали готовы, мы собираем непосредственно
электрофорную машину, и, в конечном счете, у нас получается вот такая
установка:
Машина состоит из двух соосных дисков (А и В), из изолирующего материала, на
которые нанесены проводящие сегменты (см. схему). Диски приводятся во встречное
вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сегмент A1 вначале несёт
небольшой избыточный положительный заряд, а сегмент B1 — отрицательный. Когда
A1 движется влево, а B1 — вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой
против силы их электростатического притяжения.
Когда A1 достигает положения напротив сегмента B2 пластины B, который в этот
момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом
и, таким образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1,
перенеся большой отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на
удалённый сегмент, которого в этот момент касается щётка Y1.
Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь
(нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении
дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова
получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно
заряженным сегментом B2 (находящимся в этот момент напротив сегмента на диске А,
контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится
справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней
частью.
<- схема движения дисков
<- схема электронных соединений
Данный образец способен произвести:
Напряжение = 20000 В.
Сила тока = 0,00001 А.
Мощность тока (P = U*I) = 0,2 Вт.
Максимальная длина искры между разрядниками порядка 50мм.
Максимальная скорость вращения диска 120 оборотов в минуту.
Расстояние между разрядниками 55 мм.