Голцова електрофоретска машина

Историјски период најактивнијих експерименталних истраживања у области електричних појава везује се за појаву првог електростатичке машине, чије је дејство омогућило добијање електричне енергије услед обављања механичког рада.

Механички рад се састојао у ротацији појединих делова машине, при чему су се савлађивале силе привлачења (супротне) и одбијања (истоимених) електричних наелектрисања, које су биле присутне на наелектрисаним елементима машине.

Експерименти са таквим машинама допринели су да тадашњи истраживачи боље разумеју саму природу електрицитета и принципе електричних интеракција.

Стварање прве електростатичке машине за трење историчари приписују немачком научнику Ото фон Герике, који је 1650. године први пут створио такав уређај. Била је то машина чији се рад заснивао на тада већ познатом феномену наелектрисања тела трењем. Машине за трење, међутим, имају значајан недостатак — њихов рад захтева примену великих механичких сила.

За разлику од касније створених машина за трење електрофорне (индукционе) машине били су лишени овог недостатка, јер им за добијање електричне енергије није био потребан директан контакт наелектрисаних делова са индуктором (са делом који је проузроковао наелектрисање).

Дакле, прву електрофорну машину, односно електростатичку машину којој није потребно међусобно трење њених делова да би се постигла наелектрисаност, направио је 1865. године немачки физичар. Аугуст Теплер… Проналазач је сматрао да ће управо електрофоретске машине омогућити ефикасну производњу електричне енергије кроз конверзију механичке енергије.

У то време, немачки физичар Вилхелм Голц (Немачки Холц), независно од Тоеплера, дизајнирао је једноставнију и ефикаснију електрофоретску машину која је произвела велику потенцијалну разлику и чак могла да послужи као извор једносмерне струје за осветљење. Голцове машине постале су прве електрофоретске машине које су се појавиле у учионицама образовних установа.

Главни делови Голц машине — два стаклена диска и метални чешљеви дизајнирани да уклоне пуњење. Један од дискова је непокретан, а други може да се ротира. Дискови су постављени на заједничку осу. У једном од музејских експоната, стационарни диск је пречника 100 цм, док је ротирајући диск 94 цм.

Стационарни диск лежи на ебонитној плочи и у вертикалном положају је подржан ебонитним круговима на изолационим сталцима. На стационарном диску су изрезани прозори, на чију полеђину су залепљени некомплетни сектори папира који се називају оквири.

Оквири се завршавају папирним језицима, чије су предње зашиљене ивице усмерене ка покретном диску и благо су закривљене.Дискови, рамови и језичци су обложени гумилаком (смолна супстанца).

Месингани чешљеви су постављени дуж хоризонталног пречника покретног диска, испред, са сваке његове стране. Ови чешљеви су повезани са одговарајућим месинганим жицама, на чијим крајевима су проводне куглице, кроз које пролазе месингане шипке, које се изнутра завршавају куглама, са дрвеним (изолационим) дршкама споља. Штапови се могу померати раздвајањем или приближавањем лоптица.

Лејденске тегле (са унутрашњим плочама) могу се повезати са проводницима чије су спољне плоче међусобно повезане жицом. Два месингана стуба на предњој страни машине се користе за повезивање жица; лоптице се могу наслонити на ове стубове једноставним нагињањем жица.

Предњи диск је подешен да се окреће помоћу ременског погона и система ваљака повезаних са ручком којом експериментатор покреће овај механизам. Међутим, пре почетка рада са машином потребно је наелектрисати папирне секторе (рамове) супротним наелектрисањем (означићемо их са п + и п-).

Ови оквири, који су наелектрисани, услед феномена електростатичке индукције, деловаће на ротирајући диск, а диск ће заузврат деловати на чешљеве О и О'.

Како се диск ротира, оквир (у прозору Ф) са наелектрисањем п + ће изазвати (индуковати) негативно наелектрисање на полеђини ротирајућег диска м и наелектрисање истог знака ће бити привучено гребену О, поново због на феномен електростатичке индукције. Део диска м ' ће добити негативно наелектрисање од чешља О, а сам чешаљ О, заједно са својим проводником Ц и куглом р, ће стога бити позитивно наелектрисан.

Дакле, диск је негативно наелектрисан са обе стране (на местима м и м'), а жица на левој страни аутомобила је позитивна. Диск наставља да ротира и сада делови његове површине м и м 'стигну до прозора Ф' који се налази на стационарном диску са десне стране.

Утицај сталка са негативним наелектрисањем п који је овде инсталиран је појачан површином м ', што значи да ће позитивно наелектрисање бити привучено са гребена О' на диск. Сходно томе, и жица Ц' и куглица р' биће негативно наелектрисане. Површина м прима позитивно наелектрисање привучено гребеном. Диск наставља да се окреће и циклус се понавља.

Електростатички генератори се сматрају најстаријим изворима електричног напона: Како раде и раде електростатички генератори