Что такое электрофорная машина?

Электрофорная машина – это индукционное устройство, изобретенное ученым Джеймсом Вимшерстом в 1882 году в Англии. С помощью этого генератора можно создавать искры между двумя электродами, состоящими из стержней или сфер, соединенных с двумя пластинами конденсатора. На практике их разряд происходит за счет образования дуги, размер и мощность  которой зависят от накопленного заряда и расстояния, на котором размещены электроды. В дополнение к интересу, который это изобретение представляет в области физики, стало возможным адаптировать его результаты для экспериментальной медицины, такой как электротерапия в девятнадцатом веке. В начале двадцатого века такое электростатическое устройство можно было использовать для получения рентгеновских лучей, позже обнаруженных в 1895 году Рентгеном.

Машина электрофорная состоит из двух дисков (толщиной от 1 до 3 мм и диаметром от 20 до 40 см, чем больше размеры, тем сильнее выражен электростатический эффект), сделанных из стекла или пластика, который отлично подходит в качестве электроизолятора. Эти диски установлены на опоре соосно и на небольшом расстоянии друг от друга, при использовании кривошипа или электродвигателя они вращаются в противоположных направлениях благодаря шкивам или зубчатым колесам. На внешних поверхностях обоих дисков имеется ряд тонких металлических секторов прямоугольной формы в четном количестве для каждого из них, чтобы иметь так называемые противоположные сектора, которые необходимы для работы машины. На опоры ставятся щетки с металлическим ворсом, называемые нейтрализующими стержнями. необходимыми для реализации скользящих контактов между противоположными секторами. Как упоминалось выше, при приведении в действие кривошипа с помощью шкивов два диска вращаются в противофазе и, трясь о щетки, накапливают заряды противоположной полярности на своих поверхностях. Когда сектор соприкасается с щеткой, его заряд меняется с положительного на отрицательный или наоборот, в результате секторы заряжаются положительно на одной половине диска и отрицательно — на другой. Статический заряд на щетках собирается коллекторами и используется для поляризации пластин конденсатора. Можно создать ток в несколько десятков микроампер. Подключив искровой разрядник к двум якорям, состоящий из двух в целом сферических электродов, может вызывать электрические разряды.

На рис. изображен диск машины, красный кружок — положительный заряд, синий — отрицательный, а серый — разряженные части, в соответствии с отрицательным электродом, справа от рисунка есть скользящий контакт имеет положительную поляризацию, и наоборот, слева на том же изображении электрод будет положительным, а подключенная к нему щетка будет принимать отрицательный заряд. Если вы вращаете диск против часовой стрелки, синяя окружность пройдет по щетке с положительным зарядом и даст ей свой отрицательный заряд, который будет передан правому электроду, то же самое будет делать положительный заряд для левого электрода. После прохождения скользящих контактов детали не будут заряжаться, однако они будут немедленно поляризованы за счет взаимодействия с другими зарядами другого вращающегося диска в антифазе; отсюда важность наличия одинакового количества противоположных секторов с одинаковой поверхностью на двух дисках. В частности, секторы, которые соприкоснулись с правой щеткой, при взаимодействии со своими противоположностями приобретут положительный заряд, противоположное произойдет с левой стороны рисунка.