Co je to elektroforus?

Elektroforus je forma primitivní statické elektrické nabíjecí baterie nebo generátoru, která byla původně vynalezena v roce 1762 švédským fyzikem Johanem Wilckem, přesto je funkce zařízení natolik základní, že může být vyrobena z různých běžných materiálů. Známá politická postava a vynálezce v koloniální Americe, Benjamin Franklin, tuto myšlenku popularizoval tím, že vyráběl jeden ze dřeva, síry, vosku a cínového kovu. Konvenční elektroforus sestává z izolační desky, obvykle vyrobené z pryskyřice nebo plastu nějakého typu, na kterém je umístěna kovová vodivá deska. Uprostřed kovové desky je připevněn další izolační médium, jako je plastový šálek, který se používá jako rukojeť, aby se zabránilo předčasnému vypouštění elektroforu. Statické elektrické náboje mohou být z zařízení vytaženy fyzickým dotykem k kovové desce, ať už na okamžik nabíjejí žárovky nebo pro provádění dalších experimentů.

Základním principem provozu elektroforu je principní efekt Triboelelektrického efektu, jinak známý jako uložená statická elektřina. Izolační deska je nejprve nabitá statickým elektrickým nábojem, než je elektroforus sestaven tím, že ji otírá o jiné materiály, jako je vlna, která vyvolá elektrický náboj v izolační destice procesem elektrostatické indukce. Jakmile jsou izolační destička a vodivá deska umístěna dohromady, statický náboj v izolátoru odděluje pozitivní a negativní náboje v kovovém vodiči. Pozitivní náboje v kovu jsou přitahovány směrem k izolační desce a negativní náboje se odrazují.

Indukovaný negativní náboj na horním povrchu kovové desky pak může být vypuštěn navázáním fyzického kontaktu s kovem a dokončením obvodu přes lidské tělo do země. Náboj je často dostatečně silný, aby neškodná jiskra skočila z kovu na OPřed kontaktem nebo vodiče malé žárovky lze umístit mezi dvěma povrchy, aby se dočasně rozsvítilo, jakmile se nabití rozptýlí, vodiče malé žárovky. Velké verze elektroforus také rozsvítí zářivkovou žárovku ve tvaru trubice na okamžik, pokud je jeden konec držen v ruce a druhý je držen blízko nabité kovové desky.

Jedním z jedinečných aspektů elektroforu, který z něj dělá oblíbenou demonstraci elektrických principů, je to, že izolační deska působí podobně jako sofistikovanější kondenzátory nebo elektrické skladovací jednotky ve společných elektronických obvodech. Na rozdíl od typických kondenzátorů však izolační deska drží náboj, který není vyčerpán procesem statického výboje v kovové desce. Poté, co došlo k polarizovanému vypouštění energie kovové desky, pokud je kovová deska odstraněna z blízkosti izolační desky, poté se znovu umístí na vrchol, separace náboje v kovu opakuje, protože izolátor stále drží svůj náboj.

Zdá se, že tento proces demonstruje myšlenku volné energie přicházející odnikud, protože statický náboj je neustále obnovován a vypouštěn bez ohledu na to, kolikrát je kovová deska odstraněna a poté umístěna zpět na vrchol izolační desky. Ve skutečnosti je energie konzervována, protože práce fyzického pohybu kovové desky pryč a poté ji nahradí potenciální energii do elektroforového systému, který se poté převede na kinetickou energii, když dojde k výboji nebo jiskře. Velké verze elektroforusu jsou známé jako generátory Van de Graaf, které jsou schopny produkovat elektrostatická napětí v rozsahu až 2 000 000 voltů, jako je ta, kterou vytvořil americký fyzik Dr. Robert Van de Graaf sám na začátku 30. let.