Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Простой электростатический генератор, изобретенный в 1762 году, род рыб семейства Electrophoridae.
Simple electrostatic generator invented in 1762
the genus of fish family Electrophoridae
В электромагнетизме электрофор – это простой, ручной, емкостный электростатический генератор, используемый для получения заряда посредством процесса электростатической индукции. Первая версия была изобретена в 1762 году шведским профессором Йоханом Карлом Вильке. Итальянский ученый Алессандро Вольта усовершенствовал и популяризировал устройство в 1775 году, и иногда ошибочно считается его изобретателем. Слово «электрофор» было придумано Вольтой от греческих слов ήλεκτρον и φορεύς, означающих «носитель электричества».
In electromagnetism, an electrophorus or electrophore is a simple, manual, capacitive, electrostatic generator used to produce charge via the process of electrostatic induction. A first version of it was invented in 1762 by Swedish professor Johan Carl Wilcke. Italian scientist Alessandro Volta improved and popularized the device in 1775, and is sometimes erroneously credited with its invention. The word electrophorus was coined by Volta from the Greek ήλεκτρον, and φορεύς, meaning 'electricity bearer'.
Описание и действие
Электрофор состоит из диэлектрической пластины (первоначально «пирог» из смолистого материала, такого как смола или воск, но в современных версиях используется пластик) и металлической пластины с изолирующей ручкой. Диэлектрическая пластина сначала заряжается посредством трибоэлектрического эффекта, натирая её мехом или тканью. Для целей данного обсуждения представим, что диэлектрик приобретает отрицательный заряд при трении, как показано на иллюстрации ниже. Затем металлическая пластина помещается на диэлектрическую пластину. Диэлектрик не передаёт значительную часть своего поверхностного заряда металлу из-за плохого микроскопического контакта. Вместо этого электростатическое поле заряженного диэлектрика приводит к разделению зарядов в металлической пластине. В ней формируются две области заряда: положительные заряды в пластине притягиваются к стороне, обращённой вниз к диэлектрику, заряжая её положительно, а отрицательные заряды отталкиваются к верхней стороне, заряжая её отрицательно, при этом пластина в целом остаётся электрически нейтральной. Затем верхняя сторона временно заземляется (например, прикосновением пальца), что приводит к стеканию отрицательного заряда. Наконец, металлическая пластина, несущая теперь только один вид заряда (положительный в нашем примере), поднимается. При реальном использовании заряд на диэлектрике со временем (не более чем через несколько дней) будет просачиваться через поверхность «пирога» или атмосферу, чтобы рекомбинировать с противоположными зарядами и восстановить нейтральность. Один из самых больших электрофоров был построен в 1777 году немецким учёным Георгом Кристофом Лихтенбергом. Его диаметр составлял 2 метра, а металлическая пластина поднималась и опускалась с помощью шкивной системы. Сообщалось, что он мог генерировать искры длиной 38 сантиметров (15 дюймов). Лихтенберг использовал его разряды для создания странных древовидных узоров, известных как фигуры Лихтенберга.
The electrophorus consists of a dielectric plate (originally a 'cake' of resinous material such as pitch or wax, but in modern versions plastic is used) and a metal plate with an insulating handle. The dielectric plate is first charged through the triboelectric effect by rubbing it with fur or cloth. For this discussion, imagine the dielectric gains negative charge by rubbing, as in the illustration below. The metal plate is then placed onto the dielectric plate. The dielectric does not transfer a significant fraction of its surface charge to the metal because the microscopic contact is poor. Instead the electrostatic field of the charged dielectric causes the charges in the metal plate to separate. It develops two regions of charge – the positive charges in the plate are attracted to the side facing down toward the dielectric, charging it positively, while the negative charges are repelled to the side facing up, charging it negatively, with the plate remaining electrically neutral as a whole. Then, the side facing up is momentarily grounded (which can be done by touching it with a finger), draining off the negative charge. Finally, the metal plate, now carrying only one sign of charge (positive in our example), is lifted. In actual use the charge on the dielectric will eventually (within a few days at most) leak through the surface of the cake or the atmosphere to recombine with opposite charges around to restore neutrality. One of the largest examples of an electrophorus was built in 1777 by German scientist Georg Christoph Lichtenberg. It was 6 feet (2 m) in diameter, with the metal plate raised and lowered using a pulley system. It could reportedly produce 15 inch (38 cm) sparks. Lichtenberg used its discharges to create the strange treelike marks known as Lichtenberg figures.
Источник сбора
Заряд во Вселенной сохраняется. Электрофор просто разделяет положительные и отрицательные заряды. Положительный или отрицательный заряд оказывается на металлической пластине (или другом накопительном проводнике), а противоположный заряд накапливается в другом объекте после заземления (в земле или в человеке, касающемся металлической пластины). Это разделение требует совершения работы, поскольку состояние с наименьшей энергией соответствует незаряженным объектам. Работа совершается при подъеме заряженной металлической пластины от противоположно заряженной смоляной пластины. Эта дополнительная энергия, вводимая в систему, преобразуется в потенциальную энергию в виде разделения зарядов (противоположных зарядов, первоначально находившихся на пластине), поэтому поднятие металлической пластины фактически увеличивает её напряжение относительно диэлектрической пластины. Таким образом, электрофор – это, по сути, электростатический генератор ручного действия, использующий тот же принцип электростатической индукции, что и электростатические машины, такие как машина Вимшёрста и генератор Ван де Граафа.
Charge in the universe is conserved. The electrophorus simply separates positive and negative charges. A positive or negative charge ends up on the metal plate (or other storage conductor), and the opposite charge is stored in another object after grounding (in the earth or the person touching the metal plate). This separation takes work since the lowest energy state implies uncharged objects. Work is done by raising the charged metal plate away from the oppositely charged resinous plate. This additional energy put into the system is converted to potential energy in the form of charge separation (opposite charges that were originally on the plate), so raising the metal plate actually increases its voltage relative to the dielectric plate. The electrophorus is thus actually a manually operated electrostatic generator, using the same principle of electrostatic induction as electrostatic machines such as the Wimshurst machine and the Van de Graaff generator.