Wat is een electroforus?
Een elektroforus is een vorm van primitieve statische elektrische oplaadbatterij of generator die oorspronkelijk in 1762 werd uitgevonden door een Zweedse natuurkundige, Johan Wilcke, maar de functie van het apparaat is voldoende basaal dat het kan worden gemaakt van een verscheidenheid aan gemeenschappelijke materialen. De bekende politieke figuur en uitvinder in koloniaal Amerika, Benjamin Franklin, maakte het idee populair door er een te maken van hout, zwavel, was en tin. Een conventionele elektroforus bestaat uit een isolerende plaat, meestal gemaakt van een soort hars of plastic, waarop een metalen geleidende plaat is geplaatst. In het midden van de metalen plaat is een ander isolatiemedium bevestigd, zoals een plastic beker die wordt gebruikt als een handvat om voortijdige ontlading van de elektroforus te voorkomen. De statische elektrische ladingen kunnen van het apparaat worden afgetrokken door fysieke aanraking met de metalen plaat, hetzij door tijdelijk lampen op te laden of door andere experimenten uit te voeren.
Het basisprincipe achter de werking van een elektroforus is dat van het tribo-elektrische effect, ook wel bekend als opgeslagen statische elektriciteit. De isolatieplaat wordt eerst geladen met een statische elektrische lading voordat een electrophorus wordt geassembleerd door deze tegen andere materialen zoals wol te wrijven die een elektrische lading in de isolatieplaat zullen induceren door het proces van elektrostatische inductie. Nadat de isolatieplaat en de geleidende plaat samen zijn geplaatst, scheidt de statische lading in de isolator positieve en negatieve ladingen in de metalen geleider. Positieve ladingen in het metaal worden naar beneden getrokken naar de isolatieplaat en negatieve ladingen worden afgestoten.
De geïnduceerde negatieve lading in het bovenoppervlak van de metalen plaat kan vervolgens worden ontladen door fysiek contact te maken met het metaal, waardoor een circuit door het menselijk lichaam in de grond wordt voltooid. De lading is vaak sterk genoeg om voor contact een onschadelijke vonk uit het metaal naar de vinger te laten springen, of de draden van een kleine gloeilamp kunnen tussen de twee oppervlakken worden geplaatst om deze tijdelijk aan te steken als de lading verdwijnt. Grote versies van electrophorus zullen ook tijdelijk een buisvormige fluorescerende lamp oplichten als het ene uiteinde in een hand wordt gehouden en het andere dicht bij de geladen metalen plaat wordt gehouden.
Een van de unieke aspecten van een elektrofoor die het een populaire demonstratie van elektrische principes maakt, is dat de isolatieplaat op dezelfde manier werkt als meer geavanceerde condensatoren of elektrische opslageenheden in gewone elektronische circuits. Anders dan typische condensatoren, houdt de isolatieplaat echter een lading vast die niet wordt uitgeput door het proces van statische ontlading in de metalen plaat. Nadat de gepolariseerde energie-ontlading van de metalen plaat is opgetreden en de metalen plaat uit de buurt van de isolatieplaat wordt verwijderd en er weer bovenop wordt geplaatst, herhaalt de ladingscheiding in het metaal zich terwijl de isolator nog steeds zijn lading vasthoudt.
Dit proces lijkt het idee van vrije energie uit het niets aan te tonen, omdat de statische lading continu wordt vernieuwd en ontladen, ongeacht hoe vaak de metalen plaat wordt verwijderd en vervolgens weer bovenop de isolatieplaat wordt geplaatst. In werkelijkheid wordt energie behouden omdat het werk van het fysiek verplaatsen en vervolgens vervangen van de metalen plaat potentiële energie in het elektroforesysteem introduceert, die vervolgens wordt omgezet in kinetische energie wanneer een ontlading of vonk plaatsvindt. Grote versies van electrophorus staan bekend als Van de Graaf-generatoren, die elektrostatische spanningen kunnen produceren in het bereik van maximaal 2.000.000 volt, zoals die gecreëerd door de Amerikaanse fysicus Dr. Robert Van de Graaf zelf in de vroege jaren 1930.