електростатична машина

А. І. Кукарин, Б. С. Савашкевіч

ЕЛ ЕКТРОСТАТІЧ еская МАШ І НА

Відомі електростатичні машини, дія яких заснована на порушенні електричних зарядів при зіткненні Електроприв водного елементу з діелектричним елементом, містять два діелектричних елемента, виконаних з різних матеріалів (наприклад плексигласу і тефлону) для отримання зарядів різних знаків.

У описуваної машині електропровідний елемент взаємодіє по черзі з зазначеними двома діелектричними елементами, що підвищує електричну потужність машини на одиницю її ваги і обсягу.

На фіг. 1 зображена схема генерування постійного струму при зворотно-поступальному русі електропровідного елемента; на фіг. 2 †"то ж при обертальному русі електропровідного елемента; на фіг. 3 †"схема генерування змінного струму при обертальному русі діелектричних елементів.

Як видно з фіг. 1, при переміщенні металевої пластинки 1 з одного діелектрика 2 на інший 8 відбувається накопичення електричних зарядів на їх поверхнях або процес ефективного самозбудження індуктора. При досягненні граничної щільності зарядів на поверхнях індуктора настає режим насичення. Коли металева пластинка 1 знаходиться на позитивно зарядженій поверхні плексигласу 2, під дією електричного поля в ній відбувається поділ зарядів; при цьому позитивний «вільний» заряд при зіткненні пластинки 1 з контактом К1 стікає на одну з обкладок конденсатора С, а негативний «пов'язаний» заряд залишається на платівці. Після переміщення пластинки 1 на поверхню тефлону 8, цей негативний заряд стає «вільним». Крім того, під дією електричного поля зарядженої поверхні тефлону знову відбувається поділ зарядів в металевій пластинці, «зв'язується» частина позитивних зарядів, і загальна кількість отріцательвого «вільного» заряду як би подвоюється (якщо поверхнева щільність зарядів на діелектриках однакова). При зіткненні пластинки 1 з контактом Кя негативний заряд стікає з неї на другу обкладку конденсатора, а позитивний «пов'язаний» заряд залишається на ній Таким чином, при наступному торканні контакту К> з пластинки вже стікає подвійну кількість позитивного заряду, в порівнянні з першим випадком, т. е. здійснюється використання розділених зарядів металевої пластинки обох знаків.

Якщо замість конденсатора підключити опір, то при переміщенні пластинки 1 від одного контакту до іншого через нього потече постійний по знаку і пульсіруюшій за величиною струм. Середня величина струму пропорційна площі дотику, частоті переміщення металевої пластинки і щільності зарядів на поверхнях діелектриків.

Процес генерування постійного струму можна здійснити також шляхом обертального руху електропровідного елемента (див. Фіг. 2).

Б цьому випадку необхідно забезпечити обертання однієї або двох металевих пластин 1 на поверхні складеного диска з двох діелектриків 2 і 8 і встановити струмознімальних контакти. Такий процес еквівалентний генерування постійного струму колекторної машиною з магнітним ланцюгом. Роль електромагнітної збудливою системи тут грає електростатичний двополюсний індуктор, а роль обмоток †"металеві пластини, в яких индуктируются заряди протилежних знаків. Така машина може бути виконана багатополюсною. Для цього необхідно лише виготовити диск з чергуються секторами з плексигласу і тефлону або інших відповідних матеріалів, як наприклад: ацетобутірата або триацетату целюлози ( «позитивні» діелектрики); гуми, поліхлорвінілу, полістиролу і ебоніту ( «негативні» діелектрики). Порівняно невисокий опір ізоляції деяких з них не є перешкодою до їх використання, так як в результаті безперервного подвозбужденія відбувається компенсація витікають з їх поверхонь зарядів.

За схемою фіг. 3 здійснюється генерування змінного струму.

На відміну від схеми фіг. 2 тут відсутні ковзні випрямляють контакти і рухомим елементом є складовою диск з діелектриків 2 †"3 (двополюсний індуктор). Процес накопичення електричних зарядів на діелектриках протікає таким же чином. Навантаження підключається між металевими пластинками 1. При обертанні індуктора через навантаження протікає струм в обох напрямках. Величина амплітуди змінного струму в усталеному режимі пропорційна щільності зарядів на діелектрику і поверхні зіткнення пластин, а частота струму дорівнює числу оборотів диска в секунду.

Конструкції описаної електростатичного машини можуть знайти застосування в переносних і стаціонарних установках, де необхідні високі напруги при невеликому споживанні струму, зокрема, в дозиметричних приладах, а також для наочної демонстрації електростатичних процесів замість використовуваних для цих цілей громіздких і дорогих електростатичних процесів і машин Теплера, Гольтц-Вімшерста і ін.

Предмет изоб р ете н ія

Електростатична машина, заснована на порушенні електричних зарядів при зіткненні електропровідного елемента (або елементів) з діелектричним елементом і містить два діелектричних елемента, виконаних з різних матеріалів (наприклад плексигласу і тефлону) для отримання різних знаків, про тл і ч а ю щ а я з я тим, що, з метою збільшення електричної потужності машини на одиницю її ваги і обсягу, електропровідний елемент по черзі взаємодіє з зазначеними двома діелектричними елементами.