Was ist ein Elektrophorus?
Ein Elektrophorus ist eine Form einer primitiven statischen elektrischen Ladungsbatterie oder Generatorin, die 1762 von einem schwedischen Physiker Johan Wilcke erfunden wurde. Die Funktion des Geräts ist jedoch grundlegend genug, um aus einer Vielzahl von gemeinsamen Materialien hergestellt werden zu können. Die bekannte politische Figur und der Erfinder im kolonialen Amerika, Benjamin Franklin, haben die Idee populär gemacht, indem er einen aus Holz, Schwefel, Wachs und Zinnmetall herstellte. Ein herkömmlicher Elektrophorus besteht aus einer Isolierplatte, die normalerweise aus Harz oder Kunststoff eines Typs besteht, auf der eine Metallleitplatte platziert wird. In der Mitte der Metallplatte befindet sich ein weiteres Isoliermedium wie ein Plastikbecher, der als Griff verwendet wird, um eine vorzeitige Entladung des Elektrophorus zu verhindern. Die statischen elektrischen Ladungen können durch physikalische Berührung der Metallplatte von der Vorrichtung abgebaut werden, entweder vorübergehend Ladungslampen oder um andere Experimente durchzuführen.
Das Grundprinzip hinter dem Betrieb eines Elektrophorus ist das der triboelektrischen Effekt, auch als gespeicherter statischer Elektrizität bekannt. Die Isolierplatte wird zuerst mit einer statischen elektrischen Ladung geladen, bevor ein Elektrophor zusammengebaut wird, indem sie an anderen Materialien wie Wolle reiben, die durch den Prozess der elektrostatischen Induktion eine elektrische Ladung in der Isolierplatte induzieren. Sobald die Isolierplatte und die Leitplatte zusammengelegt sind, trennt die statische Ladung im Isolator positive und negative Ladungen im Metallleiter. Positive Ladungen im Metall werden in Richtung der Isolierplatte gezogen, und negative Ladungen werden abgestoßen.
Die induzierte negative Ladung in der Oberfläche der Metallplatte kann dann durch den physischen Kontakt mit dem Metall entladen werden und eine Schaltung durch den menschlichen Körper in den Boden vervollständigt. Die Ladung ist oft stark genug, dass ein harmloser Funke vom Metall nach o springtDer Finger von NE vor Kontakt oder die Leitungen einer kleinen Glühbirne können zwischen den beiden Oberflächen platziert werden, um sie vorübergehend anzunehmen, während sich die Ladung löst. Große Versionen von Electrophorus beleuchten auch eine röhremförmige Fluoreszenzglams für vorübergehend, wenn ein Ende in einer Hand gehalten wird und das andere in der Nähe der geladenen Metallplatte gehalten wird.
Einer der einzigartigen Aspekte eines Elektrophorus, der es zu einer beliebten Demonstration elektrischer Prinzipien macht, ist, dass die Isolierplatte ähnlich wie anspruchsvollere Kondensatoren oder elektrische Speichereinheiten in gemeinsamen elektronischen Schaltungen wirkt. Im Gegensatz zu typischen Kondensatoren enthält die Isolierplatte jedoch eine Ladung, die durch den Prozess der statischen Entladung in der Metallplatte nicht erschöpft wird. Nachdem die polarisierte Energieabgabe der Metallplatte aufgetreten ist, wenn die Metallplatte aus der Nähe der Isolierplatte entfernt und dann erneut auf sie platziert wird, wird die Ladung Trennung im Metall wiederholt, wenn der Isolator seine Ladung immer noch hält.
Dieser Prozess scheint die Idee der freien Energie aus dem Nichts zu demonstrieren, da die statische Ladung ständig erneuert und entladen wird, egal wie oft die Metallplatte entfernt und dann auf der Isolierplatte zurückgelegt wird. In Wirklichkeit wird Energie erhalten, weil die Arbeit, die Metallplatte physisch zu bewegen, und dann potentielle Energie in das Elektrophorussystem einführt, das dann bei der Entlassung oder einem Funken in kinetische Energie umgewandelt wird. Große Versionen von Electrophorus sind als Van de Graaf -Generatoren bekannt, die in der Lage sind, elektrostatische Spannungen im Bereich von bis zu 2.000.000 Volt zu produzieren, wie sie in den frühen 1930er Jahren vom US -Physiker Dr. Robert van de Graaf selbst geschaffen wurden.