Goltzi elektroforeesi masin
Elektrinähtuste valdkonna kõige aktiivsemate eksperimentaalsete uuringute ajalooline periood on seotud esimese ilmumisega elektrostaatilised masinad, mille tegevus võimaldas saada elektrienergiat tänu mehaaniliste tööde teostamisele.
Mehaaniline töö seisnes masina teatud osade pöörlemises, mille käigus võideti masina elektrifitseeritud elementidel esinenud elektrilaengute tõmbejõud (vastand) ja tõukejõud (sama nimega).
Eksperimendid selliste masinatega aitasid tollastel teadlastel paremini mõista elektri olemust ja elektriliste vastastikmõjude põhimõtteid.
Esimese elektrostaatilise hõõrdemasina loomine ajaloolased omistavad saksa teadlasele Otto von Gerike, kes 1650. aastal lõi sellise seadme esimest korda. See oli masin, mille töö põhines tollal juba tuntud nähtusel kehade elektrifitseerimisel hõõrdumise kaudu. Hõõrdemasinatel on aga märkimisväärne puudus – nende töö nõuab suurte mehaaniliste jõudude rakendamist.
Erinevalt hiljem loodud hõõrdemasinatest elektrofoorsed (induktsioon) masinad jäid sellest puudusest ilma, kuna elektrienergia saamiseks ei vajanud nad elektrifitseeritud osade otsest kontakti induktiivpooliga (elektrifitseerimise põhjustanud osaga).
Niisiis, esimene elektrofoormasin, st elektrostaatiline masin, mis ei vaja elektrifitseerimiseks oma osade vastastikust hõõrdumist, ehitas 1865. aastal saksa füüsik. August Tepler… Leiutaja oli arvamusel, et just elektroforeesimasinad võimaldavad mehaanilise energia muundamise kaudu tõhusalt elektrit toota.
Tol ajal saksa füüsik Wilhelm Goltz (saksa Holtz)konstrueeris Toeplerist sõltumatult lihtsama ja tõhusama elektroforeesimasina, mis tekitas suure potentsiaalide erinevuse ja võiks olla isegi valgustuse alalisvooluallikas. Goltzi masinatest said esimesed elektroforeesimasinad, mis ilmusid õppeasutuste klassiruumidesse.
Goltzi masina peamised osad — kaks klaasist ketast ja metallist kammid, mis on ette nähtud laengu eemaldamiseks. Üks ketastest on paigal ja teine saab pöörata. Kettad on paigaldatud ühisele teljele. Ühel muuseumieksponaadil on statsionaarse ketta läbimõõt 100 cm, pöörleva ketta läbimõõt aga 94 cm.
Statsionaarne ketas toetub eboniitplaadile ja seda toetavad vertikaalses asendis isoleerivatel alustel olevad eboniidiringid. Statsionaarsele kettale lõigatakse välja aknad, mille tagaküljele on liimitud mittetäielikud paberisektorid, mida nimetatakse raamideks.
Äärised lõpevad paberikeeltega, mille teravatipulised eesmised servad on suunatud liikuva ketta poole ja on kergelt kumerad.Kettad, raamid ja keeled on kaetud gumilaciga (vaigune aine).
Messingist kammid on paigaldatud piki liikuva ketta horisontaalset läbimõõtu, ette, selle mõlemale küljele. Need kammid on ühendatud vastavate messingtraatidega, mille otstes on juhtivad kuulid, millest läbivad messingvardad, mis lõppevad seestpoolt kuulidega, väljastpoolt puidust (isoleerivad) käepidemed. Keppe saab liigutada, liigutades palle üksteisest lahku või lähemale.
Leydeni purgid (siseplaatidega) saab ühendada juhtmetega, mille välimised plaadid on omavahel juhtmega ühendatud. Juhtmete ühendamiseks kasutatakse kahte masina esiosas asuvat messingposti; pallid saab nende postide vastu toetada lihtsalt juhtmeid kallutades.
Esiketas seatakse pöörlema rihmülekande ja käepidemega ühendatud rullikute süsteemi abil, millega katsetaja seda mehhanismi käivitab. Enne masinaga tööle asumist on aga vaja elektrifitseerida paberisektorid (raamid) vastupidise laenguga (nimetame need p + ja p-).
Need elektrostaatilise induktsiooni nähtuse tõttu laetud raamid mõjutavad pöörlevat ketast ja ketas omakorda kammi O ja O'.
Ketta pöörlemisel tekitab (indutseerib) raam (aknas F) laenguga p + pöörleva ketta m tagaküljel negatiivse laengu ja sama märgiga laeng tõmbab harja O külge, jällegi tänu elektrostaatilise induktsiooni nähtusele. Osa kettast m saab kammi O negatiivse laengu ja kamm O ise koos selle juhi C ja kuuliga r on seetõttu positiivselt laetud.
Seega on ketas mõlemalt poolt negatiivselt elektrifitseeritud (kohtades m ja m') ning auto vasakpoolsel küljel olev traat on positiivne. Ketas jätkab pöörlemist ja nüüd jõuavad osa selle pinnast m ja m 'aknani F', mis asub statsionaarsel kettal paremal.
Siia paigaldatud negatiivse laenguga p raami mõju võimendab pind m ', mis tähendab, et positiivne laeng tõmmatakse harjalt O' kettale. Seega on nii traat C' kui ka kuul r' negatiivselt laetud. Pind m saab positiivse laengu, mida tõmbab harja. Plaat jätkab pöörlemist ja tsükkel kordub.
Elektrostaatilisi generaatoreid peetakse kõige iidsemateks elektripingeallikateks: Kuidas elektrostaatilised generaatorid töötavad ja töötavad