Maszyna elektrostatyczna [ BAP_ doc ]

Transkrypt

1 Maszyna elektrostatyczna [ ] Strona 1 z 5

2 Opis Dwa krążki z pleksiglasu (1 i 2) o średnicy 300 mm położone są równolegle w niewielkiej odległości od siebie na poziomej osi. Oś spoczywa na stojakach (3) zamocowanych na desce podstawowej (4). Oba krążki są od siebie oddzielone i połączone za pomocą pasów napędowych na kołach pasowych z wałem napędowym. Jeden z pasów pracuje na krzyż, tak że krążki obracają się przy uruchomieniu korby ręcznej w przeciwnym kierunku. Powierzchnie zewnętrzne obu krążków obłożone są okładziną z folii cynowej (staniol). Przed każdym z krążków znajduje się łącznik poprzeczny (5) regulowany poprzez obroty na osi, którego pędzle metalowe ocierają się o okładziny z cynfolii. Oś przedłużona jest do przodu i połączona za pomocą śruby z listwą izolacyjną. Na końcach listwy izolacyjnej znajdują się grzebienie do poboru prądu. Do pracy są one połączone z drążkami elektrod (6) I obydwoma butelkami lejdejskimi (8) za pomocą dźwigienek łącznikowych (7). Na butelkach lejdejskich znajduje się okładzina z cynfolii. Oba zaciski (9) połączone są z okładzinami butelek lejdejskich i służą do poboru prądu zmiennego. Do poboru prądu stałego zaciski te są zwierane. Długość iskry, jaką można maksymalnie osiągnąć na takich maszynach, zależy od średnicy krążków. W omawianej wersji wynosi ona do 80 mm. Prąd zwarciowy maszyny elektrostatycznej wynosi ok. 20 µa. Obsługa Maszyna elektrostatyczna dostarczana jest w stanie gotowym do pracy. Jedynie korbę ręczną trzeba nakręcić na gwintowaną oś. Łączniki poprzeczne (5) są korzystnie położone wtedy, gdy się krzyżują (patrz rysunek), nachylenie względem listwy izolacyjnej wynosi ok. 45 stopni oraz gdy w kierunku obrotu płytka znajdująca się pod łącznikiem poprzecznym po wykonaniu kąta obrotu rzędu 45 stopni osiągnie pozycję pionową. Strona 2 z 5

3 Poprzez podłączenie butelek lejdejskich następuje zwiększenie energii elektrycznej wyładowywanej przy przeskokach iskry bez zwiększania długości iskry. Bieguny maszyny elektrostatycznej można obliczyć rozładowując elektroskop przez elektrodę. Jeżeli elektroskop można rozładować poprzez dotknięcie potartym drążkiem z tworzywa sztucznego, użyta elektroda ma biegun dodatni drążek z tworzywa sztucznego w wyniku pocierania wełną uzyskuje ładunek ujemny. W przypadku dalszego naładowania elektroda jest ujemna. Zmiana biegunów nie następuje podczas pracy maszyny. Bieguny mogą ulec zmianie tylko po dłuższych przerwach. Do poboru prądu zmiennego poprzez zaciski (9) elektrody (6) muszą być usytuowane tak gęsto, aby nastąpił przeskok jedynie małej iskry. 3. Zasada działania Początkowo niewielkie naładowanie okładzin metalowych wzmacniane jest w trakcie pracy dzięki wykorzystaniu procesów indukcji elektrostatycznej, aż do osiągnięcia stanu napięcia roboczego. Jeżeli przykładowo okładzina metalowa (1V) naładowana jest dodatnio względem pędzla (3R), na leżącej naprzeciwko okładzinie metalowej (2R) indukowany jest ładunek ujemny i tak samo duży ładunek dodatni płynie przez pędzle (3R) do naprzeciwko położonej okładziny metalowej (2R). Tam wiążą one na usytuowanej naprzeciwko okładzinie metalowej (1V) odpowiedni ładunek ujemny. Teraz krążek (2) jest tak poruszany, że najpierw wspomniana, ujemnie naładowana okładzina (2R) ma styczność z pędzlem (4V). Na znajdującej się tam okładzinie (1V) indukowany jest ładunek dodatni, podczas gdy odpowiedni ładunek ujemny odprowadzany jest przez pędzle (4V) do naprzeciwlegle położonej okładziny (1V). Strona 3 z 5

4 Tam z kolei wiąże on na położonej naprzeciw okładzinie (2R) ładunek dodatni. Następnie obserwujemy odpowiedni ruch krążka (1), który transportuje znajdującą się pod pędzlem (4V) dodatnio naładowaną okładzinę (1V) do pozycji naprzeciwko pędzla (3R). W rzeczywistości oba opisane tu ruchy odbywają się jednocześnie. Na płytce (1), pod wpływem ładunków na płytce (2) pod pędzlami (4V), indukowane są dodatnie bądź ujemne ładunki. Ładunki te, po przejściu przez leżące naprzeciwko pędzle (3R) i indukowaniu tam na odpowiednich okładzinach płytki (2) ładunków dodatnich lub ujemnych, są prowadzone dalej do momentu oddania przez nie ładunków na szczotkach. To samo dzieje się równocześnie na płytce (2). Doświadczenia Używanie jako źródła prądu w przypadku dużej liczby przede wszystkim doświadczeń elektrostatycznych, np. z zestawem urządzeń do przeprowadzania doświadczeń elektrostatycznych. Wskazówki Jeżeli maszyna elektrostatyczna pracuje tylko przy obrotach w lewo, oznacza to, że łączniki poprzeczne (5) są na złej stronie albo pasy są odwrotnie założone. W przypadku dużego zużycia pędzli należy uciąć ich końce, aby ponownie miały czystą powierzchnię metaliczną. W przypadku zbyt małej mocy wskutek wad izolacji zaleca się ewentualne usunięcie kurzu i odmuchiwanie maszyny ciepłym powietrzem z wentylatora grzewczego przez około 10 minut przed użyciem. Tylko pędzle łączników poprzecznych powinny dotykać krążków, grzebienie mają dochodzić blisko do krążka nie dotykając go. Należy sprawdzić zdolność przewodzenia butelki lejdejskiej. Wadliwe butelki wytwarzają przy wyładowaniach jedynie niewielkie iskry. Do pełnego wyładowania butelek lejdejskich muszą być połączone zewnętrzne okładziny butelek z górną częścią drążka lub na krótki czas obie elektrody z zachowaniem zdolności przewodzenia. Strona 4 z 5

5 Zapach powstały przy pracy maszyny bierze się z tego, że prąd iskry powoduje chemiczną przemianę tlenu z powietrza w ozon. Istnieje możliwość przekroczenia podanych w normie EN (klasa A) wartości granicznych emisji zakłóceń na krótki czas dla celów edukacyjnych. Strona 5 z 5