La macchina elettroforetica di Goltz

Il periodo storico della ricerca sperimentale più attiva nel campo dei fenomeni elettrici è associato alla comparsa del primo macchine elettrostatiche, la cui azione ha permesso di ottenere energia elettrica grazie all'esecuzione di lavori meccanici.

Il lavoro meccanico consisteva nella rotazione di alcune parti della macchina, in cui venivano vinte le forze di attrazione (contraria) e repulsione (omonima) delle cariche elettriche, che erano presenti sugli elementi elettrificati della macchina.

Gli esperimenti con tali macchine hanno contribuito a una migliore comprensione da parte dei ricercatori dell'epoca della natura stessa dell'elettricità e dei principi delle interazioni elettriche.

Creazione della prima macchina ad attrito elettrostatico gli storici attribuiscono allo scienziato tedesco Otto von Gerike, che nel 1650 creò per la prima volta un dispositivo del genere. Era una macchina il cui lavoro si basava sull'allora già noto fenomeno dell'elettrificazione dei corpi per attrito. Le macchine a frizione, tuttavia, presentano uno svantaggio significativo: il loro funzionamento richiede l'applicazione di grandi forze meccaniche.

A differenza delle macchine a frizione create in seguito macchine elettroforiche (a induzione). erano privati ​​di questo inconveniente, in quanto per ottenere energia elettrica non avevano bisogno del contatto diretto delle parti elettrificate con l'induttore (con la parte che provocava l'elettrificazione).

Così, la prima macchina elettroforica, cioè una macchina elettrostatica che non richiede l'attrito reciproco delle sue parti per ottenere l'elettrificazione, fu costruita nel 1865 da un fisico tedesco Agosto Teplero… L'inventore era dell'opinione che si trattasse di macchine elettroforetiche che avrebbero consentito la produzione efficiente di elettricità attraverso la conversione di energia meccanica.

A quel tempo, un fisico tedesco Wilhelm Goltz (tedesco Holtz), indipendentemente da Toepler, progettò una macchina elettroforetica più semplice ed efficiente che produceva una grande differenza di potenziale e poteva anche servire come fonte di corrente continua per l'illuminazione. Le macchine di Goltz sono diventate le prime macchine elettroforetiche ad apparire nelle aule delle istituzioni educative.

Parti principali della macchina Goltz — due dischi di vetro e pettini metallici progettati per rimuovere la carica. Uno dei dischi è fermo e l'altro può ruotare. I dischi sono montati su un asse comune. In una delle mostre del museo, il disco fisso ha un diametro di 100 cm, mentre il disco rotante è di 94 cm.

Il disco fisso poggia su una lastra di ebanite ed è sostenuto in posizione verticale da cerchi di ebanite su supporti isolanti. Le finestre sono ritagliate sul disco fisso, sul retro del quale sono incollati settori di carta incompleti chiamati cornici.

Le cornici terminano con linguette di carta, i cui bordi appuntiti puntano verso il disco mobile e sono leggermente ricurvi.I dischi, i telai e le lingue sono rivestiti di gommalacca (sostanza resinosa).

I pettini di ottone sono montati lungo il diametro orizzontale del disco mobile, davanti, su ciascuno dei suoi lati. Questi pettini sono collegati a corrispondenti fili di ottone, alle cui estremità sono presenti sfere conduttive, attraverso le quali passano aste di ottone, terminanti in sfere all'interno, con manici in legno (isolanti) all'esterno. I bastoncini possono essere spostati allontanando o avvicinando le sfere.

Le bottiglie di Leida (con piastre interne) possono essere collegate ai conduttori le cui piastre esterne sono collegate tra loro da un filo. Due montanti in ottone nella parte anteriore della macchina vengono utilizzati per collegare i fili; le palline possono essere appoggiate a questi pali semplicemente inclinando i fili.

Il disco anteriore è posto in rotazione tramite una trasmissione a cinghia e un sistema di rulli collegati ad una maniglia con la quale lo sperimentatore aziona tale meccanismo. Tuttavia, prima di iniziare a lavorare con la macchina, è necessario elettrificare i settori di carta (frame) con cariche opposte (li indicheremo come p + e p-).

Questi telai, che sono carichi, per il fenomeno dell'induzione elettrostatica, agiranno sul disco rotante, e il disco agirà a sua volta sui pettini O e O'.

Mentre il disco ruota, il telaio (nella finestra F) con una carica p + causerà (indurrà) una carica negativa sul retro del disco rotante m e una carica dello stesso segno sarà attratta dalla cresta O, sempre a causa al fenomeno dell'induzione elettrostatica. Una parte del disco m' riceverà una carica negativa dal pettine O, e il pettine O stesso, insieme al suo conduttore C e alla pallina r, sarà quindi caricato positivamente.

Quindi, il disco è elettrizzato negativamente su entrambi i lati (nei punti m e m'), e il filo sul lato sinistro dell'auto è positivo. Il disco continua a ruotare e ora parti della sua superficie m e m 'raggiungono la finestra F' situata sul disco stazionario a destra.

L'influenza del rack con una carica negativa p installata qui è amplificata dalla superficie m ', il che significa che una carica positiva sarà attratta dalla cresta O' al disco. Di conseguenza, sia il filo C' che la pallina r' saranno caricati negativamente. La superficie m riceve una carica positiva attratta dalla cresta. Il disco continua a girare e il ciclo si ripete.

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