مولد كهرباء ساكنة

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
كرة معدنية كبيرة مدعمة بعمود بلاستيكي شفاف، يمكن رؤية حزام مطاطي بداخله. كرة أصغر مدعمة بقضيب معدني. كلاهما مثبتان على لوحة أساسية، يوجد عليها محرك كهربائي صغير.
مولد فان دي غراف ، للعروض التوضيحية في الفصول الدراسية
ماكينة Wimshurst بدون قطاعات رباعية مقاس 12 بوصة (ماكينة Bonetti)

المولد الكهروستاتيكي ، أو الآلة الكهروستاتيكية ، هو مولد كهربائي ينتج كهرباء ساكنة ، أو كهرباء بجهد عالٍ وتيار مستمر منخفض . يعود تاريخ معرفة الكهرباء الساكنة إلى أقدم الحضارات، ولكنها ظلت لآلاف السنين مجرد ظاهرة مثيرة للاهتمام ومحيرة ، بدون نظرية لتفسير سلوكها وغالبًا ما يتم الخلط بينها وبين المغناطيسية. بحلول نهاية القرن السابع عشر، طور الباحثون وسائل عملية لتوليد الكهرباء عن طريق الاحتكاك، لكن تطوير الآلات الكهروستاتيكية لم يبدأ على محمل الجد حتى القرن الثامن عشر، عندما أصبحت أدوات أساسية في الدراسات حول علم الكهرباء الجديد .

تعمل المولدات الكهروستاتيكية باستخدام الطاقة اليدوية (أو غيرها) لتحويل العمل الميكانيكي إلى طاقة كهربائية ، أو باستخدام التيارات الكهربائية . تعمل المولدات الكهروستاتيكية اليدوية على تطوير شحنات كهروستاتيكية ذات إشارات متعاكسة يتم توصيلها إلى موصلين، باستخدام القوى الكهربائية فقط، وتعمل باستخدام لوحات متحركة أو أسطوانات أو أحزمة لنقل الشحنة الكهربائية إلى قطب كهربائي عالي الجهد .

وصف

تُستخدم الآلات الكهروستاتيكية عادةً في الفصول الدراسية للعلوم لإظهار القوى الكهربائية وظواهر الجهد العالي بأمان. كما تم استخدام فروق الجهد المرتفعة التي تم تحقيقها في مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية، مثل تشغيل أنابيب الأشعة السينية ، ومسرعات الجسيمات ، والتحليل الطيفي ، والتطبيقات الطبية، وتعقيم الطعام، وتجارب الفيزياء النووية. كما تُستخدم المولدات الكهروستاتيكية مثل مولد فان دي جراف ، والاختلافات مثل بيليترون ، في أبحاث الفيزياء.

يمكن تقسيم المولدات الكهروستاتيكية إلى فئات اعتمادًا على كيفية توليد الشحنة:

آلات الاحتكاك

تاريخ

آلة احتكاك نموذجية تستخدم كرة زجاجية، كانت شائعة في القرن الثامن عشر
مولد كهرباء مارتينوس فان ماروم في متحف تيلرز

تُسمى المولدات الكهروستاتيكية الأولى بآلات الاحتكاك بسبب الاحتكاك في عملية التوليد. اخترع أوتو فون جيريك شكلًا بدائيًا من آلات الاحتكاك حوالي عام 1663 ، باستخدام كرة من الكبريت يمكن تدويرها وفركها باليد. ربما لم يتم تدويرها بالفعل أثناء الاستخدام ولم يكن الغرض منها إنتاج الكهرباء (فضائل كونية بالأحرى)، [1] ولكنها ألهمت العديد من الآلات اللاحقة التي تستخدم كرات دوارة. اقترح إسحاق نيوتن استخدام كرة زجاجية بدلاً من كرة الكبريت. [2] حوالي عام 1706، قام فرانسيس هوكسبي بتحسين التصميم الأساسي، [3] باستخدام آلته الكهربائية الاحتكاكية التي مكنت من تدوير كرة زجاجية بسرعة ضد قطعة قماش صوفية. [4]

وقد تطورت المولدات الكهربائية بشكل أكبر عندما أضاف البروفيسور جورج ماثياس بوز من فيتنبرغ، حوالي عام 1730، موصلًا جامعًا (أنبوبًا معزولًا أو أسطوانة مدعومة بخيوط حريرية). وكان بوز أول من استخدم " الموصل الأساسي " في مثل هذه الآلات، والذي يتكون من قضيب حديدي يحمله شخص معزول جسمه بالوقوف على كتلة من الراتينج.

في عام 1746، كانت آلة ويليام واتسون تحتوي على عجلة كبيرة تدور عدة كرات زجاجية، مع سيف وبرميل بندقية معلقين من حبال حريرية كموصلات رئيسية لها. استبدل يوهان هاينريش وينكلر ، أستاذ الفيزياء في لايبزيغ ، وسادة جلدية باليد. خلال عام 1746، اخترع يان إنجينهاوس آلات كهربائية مصنوعة من الزجاج المسطح. [5] ساعدت التجارب على الآلة الكهربائية إلى حد كبير في اختراع جرة ليدن . يمكن لهذا الشكل المبكر من المكثف ، مع الطلاءات الموصلة على جانبي الزجاج، أن تتراكم شحنة من الكهرباء عند توصيلها بمصدر للقوة الدافعة الكهربائية.

تم تحسين الآلة الكهربائية قريبًا بواسطة أندرو (أندرياس) جوردون ، وهو اسكتلندي وأستاذ في جامعة إرفورت، الذي استبدل أسطوانة زجاجية بدلاً من كرة زجاجية؛ وجيسينج من لايبزيج الذي أضاف "مطاطًا" يتكون من وسادة من مادة صوفية. تمت إضافة المجمع، المكون من سلسلة من النقاط المعدنية، إلى الآلة بواسطة بنيامين ويلسون حوالي عام 1746، وفي عام 1762، قام جون كانتون من إنجلترا (أيضًا مخترع أول مكشاف كهربائي من كرات اللب) بتحسين كفاءة الآلات الكهربائية عن طريق رش ملغم من القصدير على سطح المطاط. [6] في عام 1768، قام جيسي رامسدن ببناء نسخة واسعة الاستخدام من مولد كهربائي لوحي. [ بحاجة لتوضيح ]

في عام 1783، صمم العالم الهولندي مارتن فان ماروم من هارلم آلة كهروستاتيكية كبيرة عالية الجودة بأقراص زجاجية يبلغ قطرها 1.65 متر لإجراء تجاربه. وقد تم بناؤها تحت إشرافه من قبل جون كوثبرتسون من أمستردام في العام التالي. يتم عرض المولد حاليًا في متحف تيلرز في هارلم.

في عام 1785، قام ن. رولاند ببناء آلة ذات حزام حريري تقوم بفرك أنبوبين مؤرضين مغطيين بفراء الأرنب. وفي عام 1787، طور إدوارد نيرن مولدًا كهروستاتيكيًا للأغراض الطبية كان لديه القدرة على توليد الكهرباء الموجبة أو السالبة، حيث يتم جمع الأولى من الموصل الرئيسي الذي يحمل نقاط التجميع والثانية من موصل رئيسي آخر يحمل وسادة الاحتكاك. كانت آلة وينتر [ بحاجة لتوضيح ] تتمتع بكفاءة أعلى من آلات الاحتكاك السابقة.

في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، امتلك جورج أوم آلة مشابهة لآلة فان ماروم لأبحاثه (وهي الآن في المتحف الألماني بميونيخ، ألمانيا). في عام 1840، تم تطوير آلة وودوارد من خلال تحسين آلة رامسدين لعام 1768، ووضع الموصل الرئيسي فوق القرص (الأقراص). في عام 1840 أيضًا، تم تطوير آلة أرمسترونج الكهرومائية ، باستخدام البخار كحامل للشحنة.

عملية الاحتكاك

إن وجود اختلال في شحنة السطح يعني أن الأجسام ستظهر قوى جذب أو تنافر. يمكن توليد اختلال في شحنة السطح هذا، والذي يؤدي إلى الكهرباء الساكنة، عن طريق لمس سطحين مختلفين معًا ثم فصلهما بسبب ظاهرة التأثير الكهربائي الاحتكاكي . يمكن أن يؤدي فرك جسمين غير موصلين إلى توليد كمية كبيرة من الكهرباء الساكنة. هذا ليس نتيجة للاحتكاك؛ يمكن أن يصبح سطحان غير موصلين مشحونين بمجرد وضعهما فوق بعضهما البعض. نظرًا لأن معظم الأسطح لها ملمس خشن، فإن الأمر يستغرق وقتًا أطول لتحقيق الشحن من خلال التلامس مقارنة بالفرك. يؤدي فرك الأجسام معًا إلى زيادة كمية التلامس اللاصق بين السطحين. عادةً ما تكون العوازل، على سبيل المثال، المواد التي لا توصل الكهرباء، جيدة في توليد شحنة سطحية والاحتفاظ بها. بعض الأمثلة على هذه المواد هي المطاط والبلاستيك والزجاج واللب . تولد الأجسام الموصلة عند التلامس اختلالًا في الشحنة أيضًا ، لكنها تحتفظ بالشحنات فقط إذا كانت معزولة. يتم تخزين الشحنة التي تنتقل أثناء التلامس الكهربائي على سطح كل جسم . لاحظ أن وجود التيار الكهربائي لا يقلل من القوى الكهروستاتيكية ولا من الشرر ولا من تفريغ الهالة أو أي ظواهر أخرى. يمكن أن توجد كلتا الظاهرتين في نفس النظام في وقت واحد.

آلات التأثير

تاريخ

مع مرور الوقت، حلت الفئة الثانية من الأدوات المذكورة أعلاه محل الآلات الاحتكاكية تدريجيًا، وهي آلات التأثير . تعمل هذه الآلات بالحث الكهروستاتيكي وتحول العمل الميكانيكي إلى طاقة كهروستاتيكية بمساعدة شحنة أولية صغيرة يتم تجديدها وتعزيزها باستمرار. يبدو أن الاقتراح الأول لآلة التأثير قد نشأ عن اختراع إلكتروفور فولتا . إلكتروفور هو مكثف أحادي اللوحة يستخدم لإنتاج اختلالات في الشحنة الكهربائية من خلال عملية الحث الكهروستاتيكي.

كانت الخطوة التالية عندما وصف أبراهام بينيت ، مخترع المكشاف الكهربائي المصنوع من ورق الذهب، " مضاعفًا للكهرباء " (ترجمة فيل. 1787)، كجهاز مشابه للمكشاف الكهربائي، لكنه قادر على تضخيم شحنة صغيرة عن طريق عمليات يدوية متكررة بثلاث لوحات معزولة، من أجل جعلها قابلة للملاحظة في المكشاف الكهربائي. في عام 1788، اقترح ويليام نيكلسون مضاعفه الدوار، والذي يمكن اعتباره أول آلة تأثير دوارة. وُصف جهازه بأنه "أداة تنتج عن طريق تدوير رافعة حالتين من الكهرباء دون احتكاك أو اتصال بالأرض". (ترجمة فيل. 1788، ص 403) وصف نيكلسون لاحقًا جهاز "المكثف الدوار" كأداة أفضل للقياسات.

قام إيراسموس داروين ، و دبليو ويلسون، و جي سي بوهنبرجر، و (لاحقًا، 1841) جي سي إي بيكليت بتطوير تعديلات مختلفة لجهاز بينيت عام 1787. قام فرانسيس رونالدز بأتمتة عملية التوليد في عام 1816 من خلال تكييف ثقل البندول كواحد من اللوحات، التي تعمل بواسطة آلية الساعة أو محرك بخاري - لقد ابتكر الجهاز لتشغيل التلغراف الكهربائي الخاص به . [7] [8]

قام آخرون، بما في ذلك ت. كافالو (الذي طور " مضاعف كافالو "، وهو مضاعف شحنة باستخدام الجمع البسيط، في عام 1795)، وجون ريد ، وتشارلز برنارد ديسورميس ، وجان نيكولاس بيير هاشيت ، بتطوير أشكال مختلفة أخرى من المضاعفات الدوارة. في عام 1798، وصف العالم والواعظ الألماني جوتليب كريستوف بوننبرجر آلة بوننبرجر، إلى جانب العديد من المضاعفات الأخرى من نوع بينيت ونيشلسون في كتاب. تم وصف أكثرها إثارة للاهتمام في "Annalen der Physik" (1801). في عام 1831، طور جوزيبي بيلي مضاعفًا متماثلًا بسيطًا يتكون من لوحين معدنيين منحنيين يدور بينهما زوج من الألواح المحمولة على ساق عازلة. كانت أول آلة تأثير متماثلة، ذات هياكل متطابقة لكلا الطرفين. تم إعادة اختراع هذا الجهاز عدة مرات، بواسطة C. F. Varley ، الذي حصل على براءة اختراع لإصدار عالي الطاقة في عام 1860، بواسطة Lord Kelvin ("المجدد") عام 1868، بواسطة A. D. Moore ("الديود")، في الآونة الأخيرة. كما ابتكر اللورد Kelvin أيضًا آلة تأثير وآلة كهرومغناطيسية مشتركة، تسمى عادةً مطحنة الفأر، لتكهرب الحبر فيما يتعلق بمسجل السيفون الخاص به ، ومولد كهرباء ساكنة على شكل قطرات ماء (1867)، أطلق عليه اسم " المكثف المتساقط بالماء ".

ماكينة هولتز
آلة التأثير لهولتز

بين عامي 1864 و1880، قام دبليو تي بي هولتز ببناء ووصف عدد كبير من آلات التأثير التي كانت تعتبر أكثر التطورات تقدمًا في ذلك الوقت. في أحد أشكالها، تتكون آلة هولتز من قرص زجاجي مثبت على محور أفقي يمكن جعله يدور بسرعة كبيرة بواسطة ترس مضاعف، يتفاعل مع لوحات الحث المثبتة في قرص ثابت بالقرب منه. في عام 1865، طور أغسطس جي آي توبلر آلة تأثير تتكون من قرصين مثبتين على نفس العمود ويدوران في نفس الاتجاه. في عام 1868، كان لآلة شويدوف بنية غريبة لزيادة تيار الإخراج. في عام 1868 أيضًا، تم تطوير العديد من آلات الاحتكاك والتأثير المختلطة، بما في ذلك آلة كوندت وآلة كاريه. في عام 1866، تم تطوير آلة بيتش (أو آلة بيرتش). في عام 1869، حصل إتش جوليوس سميث على براءة اختراع أمريكية لجهاز محمول ومحكم الإغلاق تم تصميمه لإشعال البارود. وفي عام 1869 أيضًا، قام بوجندورف بدراسة الآلات الخالية من القطاعات في ألمانيا .

قام F. Rossetti و A. Righi و Friedrich Kohlrausch بإجراء مزيد من التحقيقات حول عمل وكفاءة آلات التأثير . كما قام EEN Mascart و A. Roiti و E. Bouchotte بفحص كفاءة وقوة إنتاج التيار لآلات التأثير. في عام 1871، قام Musaeus بالتحقيق في الآلات الخالية من القطاعات. في عام 1872، تم تطوير مقياس الكهرباء الخاص بـ Righi وكان أحد أوائل المقدمات لمولد Van de Graaff. في عام 1873، طور Leyser آلة Leyser، وهي نوع من أنواع آلة Holtz. في عام 1880، ابتكر روبرت فوس (صانع أدوات في برلين) شكلاً من أشكال الآلة ادعى فيه أن مبادئ Toepler و Holtz تم دمجها. أصبح نفس الهيكل يُعرف أيضًا باسم آلة Toepler-Holtz .

آلة ويمسهورست
آلة ويمسهورست الصغيرة

في عام 1878، بدأ المخترع البريطاني جيمس ويمزهورست دراساته حول المولدات الكهروستاتيكية، وتحسين آلة هولتز، في نسخة قوية بأقراص متعددة. تم الإبلاغ عن آلة ويمزهورست الكلاسيكية، التي أصبحت الشكل الأكثر شيوعًا لآلة التأثير، للمجتمع العلمي بحلول عام 1883، على الرغم من أن الآلات السابقة ذات الهياكل المتشابهة جدًا قد وصفها هولتز وموسايوس سابقًا. في عام 1885، تم بناء واحدة من أكبر آلات ويمزهورست على الإطلاق في إنجلترا (وهي الآن في متحف شيكاغو للعلوم والصناعة ). آلة ويمزهورست هي آلة بسيطة إلى حد كبير؛ تعمل، مثل جميع آلات التأثير، بالحث الكهروستاتيكي للشحنات، مما يعني أنها تستخدم حتى أدنى شحنة موجودة لإنشاء وتجميع المزيد من الشحنات، وتكرر هذه العملية طالما كانت الآلة في العمل. تتكون آلات ويمزهورست من: قرصين معزولين متصلين ببكرات ذات دوران معاكس، تحتوي الأقراص على صفائح موصلة صغيرة (معدنية عادةً) على جوانبها المواجهة للخارج؛ فرشاتان مزدوجتا الأطراف تعملان كمثبتات للشحنات وهما أيضًا المكان الذي يحدث فيه الحث، مما يخلق شحنات جديدة ليتم جمعها؛ زوجان من أمشاط التجميع، والتي كما يوحي الاسم، هي جامعات للشحنات الكهربائية التي تنتجها الآلة؛ واثنان من جرة ليدن، مكثفات الآلة؛ زوج من الأقطاب الكهربائية، لنقل الشحنات بمجرد تراكمها بشكل كافٍ. البنية البسيطة ومكونات آلة ويمشورست تجعلها خيارًا شائعًا للتجربة الكهروستاتيكية محلية الصنع أو العرض التوضيحي، كانت هذه الخصائص عوامل ساهمت في شعبيتها، كما ذكرنا سابقًا. [9]

في عام 1887، عدل وينهولد آلة Leyser بنظام من المحاثات المعدنية الرأسية ذات الأسطوانات الخشبية القريبة من القرص لتجنب انعكاسات القطبية. وصف إم إل ليبيز آلة ليبيز، التي كانت في الأساس آلة فوس مبسطة ( L'Électricien ، أبريل 1895، ص 225-227). في عام 1893، حصل لويس بونيتي على براءة اختراع لآلة بهيكل آلة ويمشورست، ولكن بدون قطاعات معدنية في الأقراص. [10] [11] هذه الآلة أقوى بكثير من النسخة القطاعية، ولكن يجب عادةً تشغيلها بشحنة مطبقة خارجيًا.

ماكينة الحمام

في عام 1898، تم تطوير آلة Pidgeon بإعداد فريد من نوعه بواسطة WR Pidgeon . في 28 أكتوبر من ذلك العام، قدم Pidgeon هذه الآلة إلى الجمعية الفيزيائية بعد عدة سنوات من التحقيق في آلات التأثير (بدءًا من بداية العقد). تم الإبلاغ عن الجهاز لاحقًا في المجلة الفلسفية (ديسمبر 1898، ص 564) والمراجعة الكهربائية (المجلد XLV، ص 748). تمتلك آلة Pidgeon محاثات كهروستاتيكية ثابتة مرتبة بطريقة تزيد من تأثير الحث الكهروستاتيكي (ويكون ناتجها الكهربائي ضعف ناتج الآلات النموذجية من هذا النوع على الأقل [باستثناء عندما تكون مثقلًة بالحمل]). الميزات الأساسية لآلة Pidgeon هي، أولاً، الجمع بين الدعامة الدوارة والدعامة الثابتة لتحريض الشحنة، وثانيًا، العزل المحسن لجميع أجزاء الآلة (ولكن بشكل خاص لحاملات المولد). إن آلات Pidgeon عبارة عن مزيج من آلات Wimshurst وVoss، مع ميزات خاصة تم تعديلها لتقليل كمية تسرب الشحنة. تثير آلات Pidgeon نفسها بسهولة أكبر من أفضل أنواع هذه الآلات. بالإضافة إلى ذلك، قامت Pidgeon بفحص آلات ذات أقسام "ثلاثية" ذات تيار أعلى (أو "آلات مزدوجة بقرص مركزي واحد") مع قطاعات مغلقة (ثم حصلت على براءة اختراع بريطانية رقم 22517 (1899) لهذا النوع من الآلات).

كما تم تطوير الآلات متعددة الأقراص والآلات الكهروستاتيكية "الثلاثية" (المولدات ذات الأقراص الثلاثة) على نطاق واسع في مطلع القرن العشرين. في عام 1900، اكتشف ف. تودسبري أن تغليف المولد في غرفة معدنية تحتوي على هواء مضغوط ، أو بالأحرى، ثاني أكسيد الكربون ، فإن الخصائص العازلة للغازات المضغوطة تمكن من الحصول على تأثير محسن بشكل كبير بسبب الزيادة في جهد انهيار الغاز المضغوط، وتقليل التسرب عبر الألواح والدعامات العازلة. في عام 1903، حصل ألفريد ويرسن على براءة اختراع لقرص دوار من الأبنوس يحتوي على قطاعات مدمجة مع جهات اتصال زر على سطح القرص. في عام 1907، أبلغ هاينريش ووميلسدورف عن اختلاف في آلة هولتز باستخدام هذا القرص والمحثات المضمنة في ألواح السليولويد (DE154175؛ "آلة ووميلسدورف"). طور ووميلسدورف أيضًا العديد من المولدات الكهروستاتيكية عالية الأداء، وأشهرها "آلات المكثف" (1920). كانت هذه عبارة عن أجهزة ذات قرص واحد، تستخدم أقراصًا تحتوي على قطاعات مضمنة يتم الوصول إليها عند الحواف.

فان دي جراف

تم اختراع مولد فان دي غراف بواسطة الفيزيائي الأمريكي روبرت جيه فان دي غراف في عام 1929 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كمسرع للجسيمات. [12] تم عرض النموذج الأول في أكتوبر 1929. في آلة فان دي غراف، ينقل حزام عازل الشحنة الكهربائية إلى داخل طرف معدني مجوف معزول عالي الجهد، حيث يتم نقلها إلى الطرف بواسطة "مشط" من النقاط المعدنية. كانت ميزة التصميم أنه نظرًا لعدم وجود مجال كهربائي في الجزء الداخلي من الطرف، يمكن أن تستمر الشحنة الموجودة على الحزام في التفريغ على الطرف بغض النظر عن مدى ارتفاع الجهد على الطرف. وبالتالي فإن الحد الوحيد للجهد على الآلة هو تأين الهواء بجوار الطرف. يحدث هذا عندما يتجاوز المجال الكهربائي عند الطرف القوة العازلة للهواء، حوالي 30 كيلو فولت لكل سنتيمتر. نظرًا لأن أعلى مجال كهربائي يتم إنتاجه عند نقاط وحواف حادة، فإن الطرف مصنوع على شكل كرة مجوفة ناعمة؛ وكلما زاد القطر، زاد الجهد الذي تم تحقيقه. استخدمت أول آلة شريطًا حريريًا تم شراؤه من متجر يبيع السلع الرخيصة كحزام لنقل الشحنات. وفي عام 1931، تم وصف نسخة قادرة على إنتاج مليون فولت في إفصاح براءة اختراع.

كان مولد فان دي غراف مسرعًا ناجحًا للجسيمات، حيث أنتج أعلى الطاقات حتى أواخر ثلاثينيات القرن العشرين عندما حل محله السيكلوترون . يقتصر الجهد على آلات فان دي غراف في الهواء الطلق على بضعة ملايين من الفولتات عن طريق الانهيار الجوي. تم تحقيق فولتات أعلى، تصل إلى حوالي 25 ميجا فولت، عن طريق تغليف المولد داخل خزان من الغاز العازل المضغوط. لا يزال هذا النوع من مسرعات فان دي غراف للجسيمات مستخدمًا في الطب والبحث. كما تم اختراع أشكال أخرى لأبحاث الفيزياء، مثل بيليترون ، الذي يستخدم سلسلة ذات روابط عازلة وموصلة متناوبة لنقل الشحنة.

تُستخدم مولدات فان دي غراف الصغيرة بشكل شائع في المتاحف العلمية والتعليم العلمي لتوضيح مبادئ الكهرباء الساكنة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك أن يلمس الشخص الطرف الطرفي ذي الجهد العالي أثناء وقوفه على دعامة معزولة؛ حيث يشحن الجهد العالي شعر الشخص، مما يتسبب في بروز خصلات الشعر من الرأس.

آحرون

لا تستخدم جميع المولدات الكهروستاتيكية التأثير الكهربائي الاحتكاكي أو الحث الكهروستاتيكي. يمكن توليد الشحنات الكهربائية عن طريق التيارات الكهربائية مباشرة. ومن الأمثلة على ذلك المؤينات ومسدسات التفريغ الكهروستاتيكي .

التطبيقات

محرك أيوني شبكي

إيويكون

تم تطوير مولد الرياح الأيوني عديم الريش الكهروستاتيكي ، EWICON، من قبل كلية الهندسة الكهربائية والرياضيات وعلوم الكمبيوتر في جامعة دلفت للتكنولوجيا (TU Delft). يقف بالقرب من Mecanoo، وهي شركة معمارية. المطورون الرئيسيون هم يوهان سميت وديراج ديجيرام. بخلاف الرياح، لا يحتوي على أجزاء متحركة. يتم تشغيله بواسطة الرياح التي تحمل الجسيمات المشحونة بعيدًا عن مجمعها. [13] يعاني التصميم من ضعف الكفاءة. [14]

عجلة الرياح الهولندية

تم إعادة استخدام التكنولوجيا التي تم تطويرها لـ EWICON في عجلة الرياح الهولندية. [15] [16]

مؤين الهواء

العلوم والأجهزة الهامشية

وقد استُخدمت هذه المولدات، في بعض الأحيان بشكل غير مناسب ومع بعض الجدل، لدعم العديد من التحقيقات العلمية الهامشية . ففي عام 1911، حصل جورج صمويل بيجوت على براءة اختراع لآلة مزدوجة مدمجة محصورة داخل صندوق مضغوط لتجاربه المتعلقة بالراديو التلغرافي و" مضاد الجاذبية ". وبعد ذلك بوقت طويل (في الستينيات)، تم بناء آلة تُعرف باسم "تيستاتيكا" بواسطة المهندس الألماني بول سويس بومان، وتم الترويج لها من قبل مجتمع سويسري، ميثرنيثان . تيستاتيكا هو مولد كهرومغناطيسي يعتمد على آلة بيدجون الكهروستاتيكية لعام 1898، ويقال إنها تنتج "طاقة مجانية" متاحة مباشرة من البيئة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ انظر:
    • هيثكوت، إن إتش دي في. (1950) "كرة الكبريت التي صممها جيريك"، حوليات العلوم ، 6  : 293-305. doi:10.1080/00033795000201981
    • زيتلر، يورغن (2011) "Guerickes Weltkräfte und die Schwefelkugel"، Monumenta Guerickiana 20 / 21  : 147–156.
    • شيفر، مايكل برايان (2003). اسحب البرق: بنيامين فرانكلين والتكنولوجيا الكهربائية في عصر التنوير . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ص 18-19. ISBN 0-520-24829-5.
  2. ^ البصريات، السؤال الثامن
  3. ^ هوكسبي ، فرانسيس (1709). تجارب نفسية ميكانيكية في مواضيع مختلفة . ر. بروجيس.
  4. ^ Pumfrey, Stephen (مايو 2009). "Hauksbee, Francis (pap. 1660, d. 1713)" . قاموس أكسفورد للسيرة الوطنية (الطبعة الإلكترونية). مطبعة جامعة أكسفورد. doi :10.1093/ref:odnb/12618 . تم الاسترجاع في 2011-12-11 . (يتطلب الاشتراك أو عضوية المكتبة العامة في المملكة المتحدة.)
  5. ^ راجع كتاب دكتور كاربو "مقدمة في الكهرباء والجلفنة"، لندن 1803.
  6. ^ مافر، ويليام الابن: "الكهرباء وتاريخها وتقدمها"، الموسوعة الأمريكية؛ مكتبة المعرفة العالمية، المجلد العاشر، ص 172 وما يليه (1918). نيويورك: شركة الموسوعة الأمريكية.
  7. ^ رونالدز، بي إف (2016). السير فرانسيس رونالدز: والد التلغراف الكهربائي . لندن: مطبعة إمبريال كوليدج. رقم ISBN 978-1-78326-917-4.
  8. ^ رونالدز، بي إف (2016). "السير فرانسيس رونالدز والتلغراف الكهربائي". المجلة الدولية لتاريخ الهندسة والتكنولوجيا . 86 : 42– 55. doi :10.1080/17581206.2015.1119481. S2CID  113256632.
  9. ^ دي كيروز، أ. سي (2014). "تشغيل آلة ويمشورست".
    • معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (2010). "عرض توضيحي لفيزياء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا – آلة ويمشورست". يوتيوب . مؤرشف من الأصل في 2013-03-20.
    • وايسشتاين، إي دبليو (1996-2007). "آلة ويمشرست - من كتاب عالم الفيزياء لإريك وايسشتاين".
    • فون سلات، ج. (2012). "آلة ويمسهورست الخاصة بجايك وكيفية بنائها! (الجزء الأول)".
  10. ^ بونيتي، "Une Machine électrostatique, Genre Wimshurst, sans secteurs et visualis" [آلة كهروستاتيكية من نوع Wimshurst، بدون قطاعات مرئية]، براءة اختراع فرنسية رقم. 232,623 (الصادر: 5 سبتمبر 1893). انظر: وصف الآلات والعمليات من أجل lesquels des brevets d'invention ont été pris … (أوصاف الآلات والعمليات التي تم الحصول على براءات اختراع لها …)، السلسلة الثانية، المجلد. 87، الجزء 2 (1893)، قسم: الأجهزة الدقيقة: إنتاج الكهرباء ونقلها، الصفحة 87.
  11. ^ انظر أيضًا:
    • (مجهول.) (14 أبريل 1894) "Machines d'induction électrostatique sans secteurs" (آلات الحث الكهروستاتيكي بدون قطاعات)، لا نيتشر ، 22 (1089): 305-306.
    • الترجمة الإنجليزية للمقالة في مجلة La Nature (أعلاه): (Anon.) (26 مايو 1894) "آلات الحث الكهروستاتيكي بدون قطاعات"، مجلة Scientific American ، 70 (21): 325-326.
    • SM Keenan (أغسطس 1897) "آلات Wimshurst بدون قطاعات"، American Electrician ، 9 (8): 316–317
    • تعليمات بناء آلة بونيتي
    • G. Pellissier (1891) "Théorie de la Machine de Wimshurst" (نظرية آلة Wimshurt)، Journal de Physique théoretique et appliquée ، السلسلة الثانية، 10 (1): 414-419. على ص. 418، يصف مهندس الإضاءة الفرنسي جورج بيليسييه ما هو في الأساس آلة بونيتي: " ... آلة Wimshurst قادرة، بشكل فعال، على أن تكون مبنية على صفائح زجاجية موحدة وألواح بدلاً من الفرشاة ذات الأطراف القصوى للموصلات القطرية. L يجب أن يكون السداد عند المغادرة أمرًا واقعًا l'aide d'une source étrangère، placee، على سبيل المثال، في مواجهة A 1 ، à l'extérieur "(... في الواقع، يمكن تصنيع آلة Wimshurst بألواح زجاجية عادية وبأمشاط بدلاً من الفرش. في نهايات الموصلات القطرية يمكن إجراء الشحن الأولي بمساعدة مصدر خارجي يوضع، على سبيل المثال، مقابل وخارج [القسم] أ 1 [من الزجاج. القرص.) ثم ذكر بيليسييه ذلك "يبدو أن دور القطاعات المعدنية في آلة ويمسهورست هو في المقام الأول، في الواقع، تسهيل بدء تشغيلها التلقائي وتقليل تأثير الرطوبة الجوية."
  12. ^ Van de Graaff, RJ; Compton, KT; Van Atta, LC (February 1933). "The Electrostatic Production of High Voltage for Nuclear Investigations" (PDF) . Physical Review . 43 (3). American Physical Society: 149– 157. Bibcode :1933PhRv...43..149V. doi :10.1103/PhysRev.43.149 . تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2015 .
  13. ^ landartgenerator (13 أبريل 2013). "EWICON (محول طاقة الرياح الكهروستاتيكي)". landartgenerator.org . تم الاسترجاع في 26 فبراير 2015 .
  14. ^ كم من الوقت يجب أن ننتظر طاحونة الهواء بلا شفرات؟
  15. ^ الهولندية Windwheel 2.0: Herontwerp zonder Windenergie؟
  16. ^ عجلة الرياح الهولندية

قراءة إضافية

  • Gottlieb Christoph Bohnenberger  [de] : Beschreibung unterschiedlicher Elektrizitätsverdoppler von einer neuen Einrichtung nebst einer Anzahl von Ver suchen üb. verschiedene Gegenstände د. Elektrizitätslehre [وصف مضاعف كهربائي مختلف لجهاز جديد، إلى جانب عدد من التجارب حول موضوعات مختلفة للكهرباء] توبنغن 1798.
  • هولتز، دبليو (1865). "Ueber eine neue Elektrisirmaschine" [على آلة كهربائية جديدة]. Annalen der Physik und Chemie (باللغة الألمانية). 202 (9). وايلي: 157– 171. بيب كود :1865AnP...202..157H. دوى :10.1002/andp.18652020911. ISSN  0003-3804.
  • فيلهلم هولتز: الشحنة الأعلى على الأسطح العازلة عن طريق السحب الجانبي ونقل هذا المبدأ إلى بناء آلات الحث .. في: يوهان بوجندورف، سي جي بارث (المحرران): حوليات الفيزياء والكيمياء. 130، لايبزيغ 1867، ص 128-136
  • فيلهلم هولتز: آلة التأثير. في: ف. بوسكي (المحررون): حوليات الفيزياء والكيمياء. يوليوس سبرينغر، برلين 1904 (السنة السابعة عشرة، العدد الرابع).
  • أو. ليمان: التقنية الفيزيائية للدكتور ج. فريك. 2، فريدريش فيويغ أوند سون، براونشفايغ 1909، ص. 797 (القسم 2).
  • ف. بوسكي: أشكال جديدة من آلات التأثير. في: ف. بوسكي (المحررون) للتعليم الفيزيائي والكيميائي. مجلة يوليوس سبرينغر، برلين 1893 (السنة السابعة، العدد الثاني).
  • CL Stong، "المحركات الكهروستاتيكية تعمل بواسطة المجال الكهربائي للأرض". أكتوبر 1974. (PDF)
  • أوليج د. جيفيمينكو ، " المحركات الكهروستاتيكية: تاريخها وأنواعها ومبادئ عملها ". مجلة إليكتريت ساينتيفيك، ستار سيتي، 1973.
  • GW Francis (مؤلف) وOleg D. Jefimenko (محرر)، " التجارب الكهروستاتيكية: موسوعة التجارب الكهروستاتيكية المبكرة، والعروض التوضيحية، والأجهزة، والأجهزة ". Electret Scientific، Star City، 2005.
  • VE Johnson, " آلات التأثير الحديثة عالية السرعة؛ مبادئها وبنائها وتطبيقاتها في التصوير بالأشعة، والتلغراف اللاسلكي، والتصوير بالشرارة، والثقافة الكهربائية، والعلاج الكهربائي، وإشعال الغاز عالي التوتر، واختبار المواد ". ISBN B0000EFPCO
  • سيمون، ألفريد دبليو. (1 نوفمبر 1924). "النظرية الكمية لمولد الكهرباء الساكنة المؤثرة". المراجعة الفيزيائية . 24 (6). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 690– 696. رمز Bibcode :1924PhRv...24..690S. doi :10.1103/physrev.24.690. ISSN  0031-899X. PMC 1085669.  PMID 16576822  .
  • ج. كليرك ماكسويل، أطروحة حول الكهرباء والمغناطيسية (الطبعة الثانية، أكسفورد، 1881)، المجلد رقم 294
  • جوزيف ديفيد إيفرت ، الكهرباء (توسعة للجزء الثالث من كتاب "الفلسفة الطبيعية" لأوغستين بريفات ديشانيل) (لندن، 1901)، الفصل الرابع، ص 20
  • أ. وينكلمان، Handbuch der Physik (بريسلاو، 1905)، المجلد الرابع، ص 50-58 (يحتوي على عدد كبير من الإشارات إلى الأوراق الأصلية)
  • ج. جراي، " آلات التأثير الكهربائية، تطورها التاريخي وأشكالها الحديثة [مع تعليمات حول كيفية تصنيعها] " (لندن، 1903). (JAF)
  • سيلفانوس ب. تومسون ، آلة التأثير من نيكلسون – 1788 إلى 1888، مجلة الجمعية الهندسية، 1888، 17، ص 569
  • جون مونرو، قصة الكهرباء (مشروع جوتنبرج الإلكتروني)
  • AD Moore (محرر)، " الكهرباء الساكنة وتطبيقاتها ". وايلي، نيويورك، 1973.
  • أوليج د. جيفيمينكو (مع دي كيه ووكر)، " المحركات الكهروستاتيكية ". Phys. Teach. 9، 121-129 (1971).
  • بيدجن، دبليو آر (1892). "آلة التأثير". وقائع الجمعية الفيزيائية في لندن . 12 (1). دار النشر IOP: 406– 411. رمز المرجع : 1892PPSL...12..406P. doi : 10.1088/1478-7814/12/1/327. ISSN  1478-7814.
  • بيدجن، دبليو آر (1897). "آلة التأثير". وقائع الجمعية الفيزيائية في لندن . 16 (1). دار النشر IOP: 253– 257. رمز المرجع : 1897PPSL...16..253P. doi : 10.1088/1478-7814/16/1/330. ISSN  1478-7814.
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـ المولدات الكهروستاتيكية .
  • مولد كهرباء ساكنة – برنامج تعليمي تفاعلي بلغة جافا – المختبر الوطني للحقل المغناطيسي العالي
  • فليمنج، جون أمبروز (1911). "الآلة الكهربائية"  . في تشيشولم، هيو (محرر). الموسوعة البريطانية . المجلد 9 (الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص  176- 179.
  • " كيف تعمل: الكهرباء ". triquartz.co.uk.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=مولد_كهربائي_استاتيكي&oldid=1250283615"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate