Machines électrostatiques
Van de Graaff
Figure 1. Diagramme schématique d'un générateur de Van der Graaff de
Un dispositif qui utilise plusieurs des principes dont nous avons parlé dans cette section est le générateur Van der Graaff. Il se compose d'un grand dôme métallique creuse supportée par une colonne isolante. Une courroie en caoutchouc fonctionne sur des poulies de la poulie inférieure qui est entraînée par un moteur électrique. En haut et en bas de la colonne sont deux électrodes E1 et E2 qui se terminent dans des rayons très pointues. A l'électrode inférieure est appliquée une tension d'environ 10 000 volts par rapport à la terre par une batterie. Aux points, le champ électrique devient très élevée et ionise l'air frais et positifs sont repoussés sur la bande où l'on effectue à l'électrode supérieure. A ce peigne, la charge positive induit une charge négative sur les points et ainsi une charge positive sur la sphère à laquelle l'électrode supérieure est reliée. Le champ électrique élevé au niveau des points de l'électrode supérieure inonise l'air frais et négatifs sont repoussés sur la courroie de décharge avant de passe est supérieure à la poulie supérieure. La charge sur la sphère charge progressivement à mesure que la ceinture va autour. Le grand rayon du dôme peut atteindre un potentiel d'un million de volts par rapport à la terre.
Wimshurst machine
Bien que les disques sont réalisés en un matériau isolant, chaque disque comporte des bandes de feuille métallique qui sont espacées radialement sur la surface extérieure des disques. Ces plaques permettent de collecter l'excès de charge qui se forme sur les plaques isolantes. La charge est enlevée par des paires de peignes collecte. La machine fonctionne Wimshurst par induction, lorsque le dispositif est fait, il y aura une petite charge sur la surface des disques, qui
Figure 2. Schéma d'une opération de la machine Wimshurst
Kelvin Générateur électrostatique
Un générateur électrostatique peut être fait en collectant la charge de gouttelettes d'eau. Pour expliquer le fonctionnement de ce dispositif, il est utile de considérer la façon dont la charge peut être recueillie à l'aide l'arrangement plus simple d'un objet chargé positivement fermer le bout amené goutte robinet d'eau comme le montre la figure 3.
Figure 3. induction de charge gouttes d'eau
Dans l'ensemble de l'eau est électriquement netural mais il y a de petites fractions de molécules, (le nombre provient du pH du liquide) qui forment des ions et portent soit une charge positive ou négative. En présence d'un objet chargé positivement, les ions négatifs dans l'eau sont attacted à la charge positive qui les ions positifs dans l'eau sont repoussés. Lorsqu'une goutte tombe, la charge négative est isolée et la baisse se charge négativement. La charge peut être recueillie en attrapant l'eau dans un récipient métallique. L'intérieur du récipient devient netural et accumule la charge négative sur l'extérieur du récipient.
Tout cela est bien, mais il a besoin d'un objet chargé de attact les ions négatifs à la baisse. Le générateur électrostatique Kelvin est illustré à la figure 4. Il y a deux robinets dégoulinant, deux anneaux métalliques A et B qui sont reliés aux godets qui collectent la charge. A est relié à D et B est relié à C.
Figure 4. Kelvin générateur électrostatique
Un déséquilibre initial en charge provoquée par les ions dans l'eau provoque la première chute initiale à devenir très légèrement chargé positivement ou négativement. La petite différence de charge est suffisant pour démarrer le processus de charge. Disons pour l'amour de la discussion, que la première goutte qui tombe dans le seau C est chargé positivement. La charge positive provoque le cycle B à devenir légèrement chargée positivement qui crée attire les ions négatifs de l'eau. Cette cause des gouttes tombant du deuxième robinet à devenir négatif. La charge négative stockée dans D provoque également l'anneau métallique A de devenir chargé négativement qui attire les ions positifs du robinet d'égouttage.
Ainsi, l'eau est séparée en deux courants positif et négatif de charge des gouttes et que l'eau est recueillie dans les seaux de la charge sur chacun des godets augmente et renforce la charge sur les anneaux. La charge sur les godets se forme jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment grande pour provoquer la rupture de la zone à travers l'éclateur à E ou si la distance est trop grande entre l'éclateur, la décharge coronal des bords tranchants provoque la charge de fuite dans l'air .
J'ai construit un compte-gouttes d'eau Kelvin de Lego et divers morceaux de junk.It n'a pas été aussi facile de faire le travail que vous pourriez attendre.
D'où vient l'énergie pour faire de l'électricité? Afin d'élever l'eau à la hauteur du travail de nozzels doit être fait et cela prend l'énergie cinétique des gouttes qui tombent et les ralentir.