Categories: Articles destacats » Fets interessants
Nombre de visualitzacions: 32012
Comentaris sobre l'article: 2
Tsar - electrofor
L’estiu de 1814 El guanyador de Napoleó, l'emperador allò rus Alexandre Primer, va visitar la ciutat holandesa de Haarlem. El distingit convidat va ser convidat a l'acadèmia local. Aquí, segons va escriure l’historiaògraf, "la gran màquina elèctrica va atraure en primer lloc l’atenció de Sa Majestat". Fet el 1784. el cotxe realment va fer una gran impressió. Per l'esforç de quatre persones, dos discs de vidre amb un diàmetre d'alçada d'una persona giraven sobre un eix comú. L’electricitat de fricció (triboelectricitat) es proporcionava per carregar la bateria de llaunes Leiden de dos cubs, condensadors d’aquella època. Les espurnes arribaven a més de mig metre de la qual estava convençut l’emperador.
La seva reacció davant aquest miracle centreeuropeu de la tecnologia va ser més que frenada. Des de petit, Alexandre estava familiaritzat amb una màquina encara més gran, i va donar més d’aquestes espurnes. Es va fer. fins i tot abans del 1777. a la seva terra natal a Sant Petersburg, era més senzill, més segur i requeria menys servents que els holandesos. L'emperadriu Catherine II en presència dels seus néts es va divertir amb l'ajuda d'aquesta màquina mitjançant experiments elèctrics a Tsarskoye Selo. Aleshores, com a exposició rara, va ser traslladada al Kunstkamera de Sant Petersburg, després, per algun ordre, se la va treure d'allà i es van perdre els seus rastres.
A Alexandre se li va mostrar la tècnica del dia d’ahir. El principi de generar electricitat amb fricció no s’ha aplicat des de fa més de 200 anys, mentre que la idea subjacent a la màquina domèstica encara s’utilitza en laboratoris moderns d’escoles i universitats del món. Aquest principi –inducció electrostàtica– va ser descobert i descrit per primera vegada a Rússia per l’acadèmic rus, el nom del qual poca gent coneix, i això és injust. Vull recordar això a la generació actual.
Per què necessitava un cotxe gegant?
No s’han trobat descripcions d’obres produïdes a Sant Petersburg en una màquina gegant. Se sap que durant els mateixos anys a la cambra d’instruments de l’Acadèmia de les Ciències de l’illa Vasilievsky es van fabricar generadors elèctrics des de generadors “de butxaca” per a entreteniment i autotractament al cercle familiar, fins a serials per a laboratoris físics de científics. Per què van fer un cotxe monstre car? Puc respondre aquesta pregunta?
És el que ha portat la nostra llista de desitjats.
El 1769 a la ciutat italiana de Brescia, un llamp va colpejar una església, a les caves de la qual es guardaven unes 100 tones de pólvora. L’explosió que va seguir després del cop va destruir part de la ciutat i milers dels seus habitants. Tenint en compte aquest cas àmpliament conegut, el govern britànic va recórrer a científics de la seva acadèmia per recomanar una protecció fiable dels llamps per als dipòsits de pólvora. Per raons de la Royal Society de Londres, entre els membres de la qual també hi havia un inventor americà de raig B. Franklin, es va proposar una instal·lació de protecció contra llamps i es va dur a terme als magatzems de Perflit a Anglaterra.
I ara, amb l’ajut del coneixement modern, és impossible donar un 100% de garantia de la protecció d’estructures amb l’ajut de llampecs (més correctament llamp). I irònicament el 1772. el llamp instal·lat d'acord amb totes les normes no va protegir els magatzems dels llamps. Ella es va "colar" del passador de protecció, però va actuar feble i el magatzem no va explotar. Aquest cas va fer molt de soroll, inclús a Rússia.
Aquí, a Sant Petersburg, durant 15 anys s’ha restaurat el campanar de la catedral de Pere i Pau, que es va cremar després d’un cop de llamp el 1756. Quan el 1772 Es va completar la reparació principal del filat del campanar, dirigida per l’arquitecte de restauració A. Dyakov, que va sol·licitar a l’acadèmia local una recomanació de protecció, “de manera que els llamps no causessin un cremador”. 25 de gener de 1773 La Conferència de l'Acadèmia va encarregar als professors Epinus, Kraft i Euler que expressessin la seva opinió sobre com instal·lar aquesta protecció.Segons documents, se sap que al febrer, el professor de física VL Kraft va dirigir-se al lideratge de l’acadèmia amb una sol·licitud “d’alliberar una de les màquines elèctriques de la cambra d’instruments a l’oficina de física”. Aparentment per a experiments ..
És clar que Kraft havia de donar dades específiques als constructors: sobre els materials dels conductors, el seu diàmetre, el material i l’alçada de la terminal d’aire, etc. Ara se sap que els corrents llamp arriben a centenars d’amperis i que el potencial de càrrega dels núvols és de milions de volts. Però aleshores no hi havia volts ni amperes, només hi havia una manera de crear un model de procés, obtenir dades i extrapolar-los a processos de tempesta. A més, com més gran sigui la precisió de les dades obtingudes, més elèctrica podria implementar una màquina més similar a una tempesta de tronada. Una màquina normal no era bona: no podia fondre un fil de coure d’un mil·límetre de gruix. Calia trobar una sortida.
Els acadèmics russos van enviar una sol·licitud a Londres, però fins i tot allà poc sabien sobre els problemes sol·licitats. Tot i que ells mateixos van experimentar creant un “núvol artificial” de més de 50 metres de longitud i mig metre d’amplada. Els resultats que van rebre van ser contradictoris. La màquina triboelèctrica s’acostava a la seva final. Per crear potencials elevats, és impossible fer discos de vidre amb un diàmetre de, per exemple, cinc metres. La força centrífuga en un accident els convertirà segurament en milers de fragments perillosos per als experimentadors. Calia crear una altra font d’electricitat d’alta tensió per fer experiments.
Tal cas va aparèixer el 1776, quan es va inventar un generador elèctric, que era completament diferent dels existents, però que va generar càrregues elèctriques en paràmetres fins i tot superiors a una màquina de fregament. El disseny era senzill, per la qual cosa els seus especialistes van dispensar per a la fabricació. (Fig. 1) Es van realitzar els experiments. I el 8 de maig de 1777. l’arquitecte Dyakov va informar a l’Acadèmia de les Ciències sobre la finalització dels treballs del llamp de l’espira. I ara la filà amb una alçada de 122.5 metres es manté protegida fins ara. Però, si nord-americans, britànics i alemanys coneixen els noms dels seus herois en la lluita contra els llamps, aleshores als llibres de text russos sobre història de la ciència es pot llegir que V.L. experimental, Kraft no estava gens interessat. " I això és més que just.
3Per sobre del saber fer
10 de juny de 1775 El físic italià A. Volta va anunciar la seva invenció d'una nova font d'electricitat: "Us presento un cos que, electrificat només una vegada, no perd mai l'electricitat, mantenint tossudament la força de la seva acció." L’autor va anomenar aquest dispositiu les paraules “elettroforo perpetuo”, que es podrien traduir com a “electricitat que flueix per sempre”. El dispositiu era simple abans del primitivisme. El seu nom en terminologia física es va reduir a la paraula "electrofor", però l'èxit de la seva aplicació va ser aclaparador. Ara, per rebre càrregues elèctriques en grans quantitats, no era necessari utilitzar els serveis de les màquines elèctriques existents.
Volta no es considerava l’únic inventor del dispositiu. Com tot gran científic, va honrar els mèrits dels seus predecessors. Aquí hi ha les seves paraules: "Epinus i Wilke van anticipar aquesta idea i van descobrir el fenomen, tot i que no van construir el dispositiu acabat." Quin tipus d’anticipació es tracta? I el cognom Epinus el trobem en aquest text per segona vegada. I això no és cap accident.
Professor de la Universitat de Rostock F. Epinus i el seu estudiant I. Wilke en descobriment d’electricitat és un fenomen que ara s’anomena inducció elèctrica. El significat del descobriment es pot explicar de la manera següent: tot cos que es col·loca en un camp elèctric es converteix en elèctric. Més tard, Epinus serà convidat a Rússia des del 1757. es convertirà en membre de l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. Aquí viurà fins al final de la seva vida, i aquí escriurà la seva obra principal de la vida - "Experiència en la teoria de l'electricitat i el magnetisme".Va ser publicat a Sant Petersburg el 1759. i es va fer molt popular entre els físics. Vaig conèixer aquest treball i A. Volta. Va cridar l’atenció especialment l’experiència de l’acadèmic de Sant Petersburg, que reproduirem a continuació.
En dos gots de vidre A i B s’instal·la una barra de metall C en una longitud de mig metre. Als extrems d'aquesta barra, es col·loquen altres dos pesos de bloc 1 i 2 (Fig. 2). Si traieu (sense tocar) el pal de cera ratllat del costat del primer pes, podeu assegurar-vos que traieu els pesos petits que cobren. El primer és positiu, el segon és l’electricitat negativa. A més, aquesta operació sense fregar més pals de cera es pot fer tantes vegades com vulgueu. La cera de segellat no va disminuir. En principi, hi havia una màquina per carregar els cossos amb electricitat. Era possible, en lloc dels pesos, col·locar sobre una barra qualsevol cos que fos electrificat i electrificat. Per què no una màquina de moviment perpetu?
Era un prototip de l'electròfor de Volta, el mecanisme del qual és molt senzill d'explicar als contemporanis. La cera de segellat ratllada es carrega negativament. Crea un camp elèctric que actua sobre els electrons lliures d’una barra metàl·lica. Tenint una càrrega negativa, es redistribueixen a la barra de tal manera que s’acumulen en el pes 2 i es mantenen en dèficit en el pes 1. La diferència de potencial sorgeix als extrems de la barra. Ella pot ser disposada a voluntat. El geni de Volta era necessari per utilitzar aquest fenomen a la pràctica i, a més, per reduir els escassos accessoris en la instal·lació d’Epinus. Volta no utilitza pesos en absolut. Just en el moment de portar la cera, durant un segon, toca l’extrem de la barra enfront de la cera amb el dit. Està clar que l’excés d’electrons fluïa pel cos del físic cap a la “terra”. Ara, quan es va eliminar la cera de segellat, tota la barra va resultar carregada d’electricitat positiva. Sobre aquest principi, ja era possible crear una màquina elèctrica més convenient que les màquines de fricció. Però no només aquest era l’avantatge del cotxe nou.
Resulta que una màquina electrofores és capaç no només d'adquirir una càrrega, sinó també d'augmentar el seu potencial elèctric moltes vegades més. I Volta va aprofitar aquesta propietat quan va demostrar la identitat de l'electricitat, obtingut en una cel·la galvànica i l’electricitat generada per la fricció, així com la càrrega del raig del núvol. Tots aquests càrrecs van resultar exactament de la mateixa naturalesa. I es va demostrar amb electrofores.
Com funcionava l’electrofor gegant?
Una enorme paella ovalada i coberta d’estany amb una superfície d’uns quatre metres quadrats (!!!) es va omplir amb una fosa gelada de resina i cera. Ella es trobava a la base de l'elèctrofor. Al damunt, sobre bastidors de més de dos metres d’alçada, sobre cordes passades pels blocs, hi penjava una altra paella per fregir disc, una mica més petita. Les dimensions de tota la màquina eren de 3 x 2,5 x 1,5 metres. (Fig. 1). Perdoneu els defectes gràfics de l'artista medieval. La geometria descriptiva que permet representar dibuixos tridimensionals en un plànol apareixerà només el 1799.
Hem simplificat específicament el dibuix per entendre el principi de la màquina. (Fig. 3) Un parell de cassoles de disc, aïllades amb cordes de seda les unes de les altres, són un condensador d'aire de capacitat variable. Recordem que la capacitat d’un condensador és inversament proporcional a la distància entre les plaques. Com més petita sigui la distància, més gran és la capacitat i viceversa. Es va canviar la capacitat de l'experimentador augmentant i baixant la panera suspesa. Per eliminar les càrregues, es va soldar una bola de coure B a la part superior de la paella mòbil, per la part inferior A.
El treball de l’electrofor va començar amb l’excitació d’una càrrega a la “pan” inferior. Això es podria fer fregant la resina amb un barret de pell normal. Aquest procediment es va dur a terme alhora. A continuació, la part mòbil de l’electròfor va caure el més baix possible, però, no permetent el contacte amb la "pan" inferior. Això és el que succeeix en ella.
Sabem que el disc superior és de metall, i els metalls tenen una estructura cristal·lina. Aquests cristalls es poden considerar com una gelosia d’ions metàl·lics positius, les cèl·lules de les quals s’omplen d’electrons. Aquests electrons es poden comparar amb molècules de gas que es mouen contínuament, a mesura que el disc superior s’acosta a la inferior, el camp negatiu de la resina dels electrons amb càrrega negativa augmenta cada vegada més. Això condueix al fet que els electrons que empenen cap a fora es difonen a la part superior del disc i també a la bola de coure soldada C. Com a resultat, la part superior de la "paella fregida" en moviment rep un excés d'electrons amb una deficiència a la inferior. D’acord amb això, la part superior del disc mòbil i la bola C es carreguen negativament, i la inferior és positiva.
Si la bola del conductor B o C ara es posa a terra, l'excés d'electrons flotarà des de la part superior de la “cassola” fins a terra, fent-la neutral, però es mantindrà la falta d’electrons a la part inferior. Al seu electròfor, Volta va realitzar aquest procediment amb el toc d’un dit, i en el gegant, on la càrrega era gran, els corrents que circulaven per l’experimentador eren grans i podrien ferir l’electricitzador. Per tant, els dissenyadors del cotxe van trobar amb un elèctrode de terra especial, que funcionava automàticament. Quan baixava la part superior de la cassola, la bola C estava en contacte en la posició més baixa amb la bola a terra D, a través de la qual fluïen electrons a terra. Amb un lleuger augment del disc superior, el contacte es va interrompre i la falta d’electrons ja es va estendre a tot el disc. I el potencial d'aquesta càrrega va augmentar amb l'alçada creixent del disc. Aquesta regularitat va ser notada per primera vegada a la història mundial el 1759 per l’acadèmic de Sant Petersburg F.U.T. Epinus.
Normalment els estudiants no ho entenen del tot, tot i que no està prohibit a cap persona repetir l’experiència d’Epinus i això és relativament fàcil de fer. Aquesta regularitat s’escriu fàcilment mitjançant símbols de la fórmula, que es troba en qualsevol llibre de text d’enginyeria elèctrica. La desconfiança dels estudiants en els resultats d’aquest experiment és probablement causada per la idea d’un condensador de capacitat variable com una espècie de màquina de moviment perpetu a partir de la qual augmenta el potencial de càrrega. Però l’augment de potencial es produeix a costa dels costos d’energia per al treball mecànic d’escampar les plaques. Al cap i a la fi, les plaques de condensadors amb càrregues oposades s’atrauen les unes amb les altres amb una certa força que s’ha de superar.
Per descomptat, és impossible simular el procés d’una descàrrega de llamps fins i tot amb l’ajuda d’un gegant d’aquest electrofor, però fins ara s’obtenen grans potencials de càrregues físiques mitjançant cotxes de van de graaffon els càrrecs es lliuren mecànicament a pilotes de conductor gegant.
No sabem el potencial de la càrrega rebuda a l’electròfor del tsar, però un autor desconegut va escriure en fonts d’arxiu: “Ella (la màquina) està disposada a colpejar tothom que s’atreveixi a tocar-li la bola. Se sap per experiència que aquest electròfor pot fins i tot matar un bou. Poder horrible! ”
Els creadors del gegant de Sant Petersburg.
Els noms dels dissenyadors de la màquina gegant ens són coneguts a partir de les paraules del famós físic Johann Bernoulli, que va visitar Petersburg el 1778. Es tracta del professor de l'Acadèmia de les Ciències de Sant Petersburg, Wolfgang Ludwig Kraft (1743-1814) i del mecànic de la mateixa Acadèmia, l'artista rus I.P. Kulibin (1735-1818). En un dels llibres moderns sobre electricitat es pot llegir: "En els dissenys tècnics de les màquines d'inducció, no és fàcil ni un ull sofisticat distingir els seus principis fonamentals simples." La persona increïble va ser Kulibin. Una vegada va aprendre a fer que els telescopis no van ser pitjors que l'anglès i va polir personalment les lents. Aquest també va ser el cas de l’electrofòric, l’essència del qual és incomprensible encara per a molts enginyers. Per tant, l’honor de construir un electròfor gegant pertany totalment als nostres compatriotes.
L’etnic alemany V.L.Kraft no es pot considerar estranger.Va néixer i morir a Sant Petersburg i en la història de la física el seu nom es troba a la versió russa - Iniciar Sessió Yuryevich. No va ser culpa seva que no se li permetés treballar en el camp de la física. Catalina II el va identificar com a mestre dels seus molts néts, entre els quals es trobaven futurs emperadors Alexandre I i Nicolau I.
Catherine II també va trencar la seva carrera científica amb l'acadèmica de Sant Petersburg, pionera de la inducció elèctrica F.U.T. Epinus (1724-1802), un dels especialistes més prometedors en el camp de l'electricitat d'aquella època. Va ser obligat a desxifrar la correspondència diplomàtica interceptada d’estrangers de Sant Petersburg per a l’emperadriu. Però, sens dubte, va participar en la creació d'una màquina gegant com a consultor. Les sobrecàrregues en desxifrar els despatxos diplomàtics van ser tan grans que va emmalaltir greument amb una malaltia mental i al final de la seva vida no va poder fer ciències.
Es desconeix el destí d’aquest cotxe. Per encàrrec d'algú, la van treure del Kunstkamera. I potser no és sense raó. Tenien por d’ella, i per això. Es va comprovar que els electrofores poden funcionar sense haver-li de cobrar prèviament. Per a l’electròfor gegant, hi havia prou brisa lleugera a sobre de la paella inferior. per aconseguir potencials mortals elevats.
Per què està escrit aquest article?
Totes les indicacions anteriors han de demostrar al lector que és molt fàcil obtenir potencials elèctrics fins i tot a casa. Trobar les possibilitats de la seva aplicació pràctica és el cervell dels Kulibins moderns. Les possibilitats d’utilitzar electricitat estàtica probablement existeixen fins i tot a la vida quotidiana. Només cal interessar-se als inventors. I aquí teniu dos exemples.
Als anys 40 del segle passat, el patriarca dels físics soviètics A.F. Ioffe va desenvolupar un generador electrostàtic per alimentar una màquina de raigs X. El generador era simple i fiable. Aleshores es va plantejar la idea de transferir tota la indústria elèctrica del país a l'electrostàtica. A continuació, els transformadors i rectificadors d'intensificació de les línies de transmissió esdevenen innecessaris. Les transmissions de corrent directe són més econòmiques, més desapareix la pèrdua durant la transformació. Però, per descomptat, per a una gran indústria elèctrica, aquest sistema és impossible per a la pràctica fabricació de generadors. Però també hi ha consumidors de baix consum, sobretot perquè els generadors estàtics no creen camps magnètics i tenen un pes molt lleuger.
Se sap que a partir del 1748. el gran nord-americà B. Franklin utilitzava un motor de potència estàtica amb finalitats pràctiques: va girar una broqueta de gall dindi sobre una paella. Ara aquests motors s’obliden, tot i que no tenen bobinatges, acer elèctric i coure. Això vol dir que poden ser molt fiables en el seu funcionament. Aquests motors són molt prometedors per a aplicacions espacials. D'altra banda, el desenvolupament de la química dels polímers ens promet nous materials dielèctrics.
Així que podeu pensar en aquesta direcció.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: