Vad är en elektroforus?
En elektroforus är en form av primitiv statisk elektrisk laddningsbatteri eller generator som ursprungligen uppfanns 1762 av en svensk fysiker, Johan Wilcke, men enhetens funktion är tillräckligt grundläggande för att den kan göras från en mängd vanliga material. Den noterade politiska figuren och uppfinnaren i Colonial America, Benjamin Franklin, populariserade idén genom att göra en av trä, svavel, vax och tennmetall. En konventionell elektroforus består av en isolerande platta, vanligtvis tillverkad av harts eller plast av någon typ, på vilken en metallledande platta placeras. I mitten av metallplattan fästs ett annat isolerande medium, såsom en plastkopp som används som handtag för att förhindra för tidig urladdning av elektroforusen. De statiska elektriska laddningarna kan dras av enheten genom fysisk beröring till metallplattan, antingen tillfälligt laddning av glödlampor eller för att utföra andra experiment.
Den grundläggande principen bakom driften av en elektroforus är den för den triboelektriska effekten, annars känd som lagrad statisk elektricitet. Den isolerande plattan laddas först med en statisk elektrisk laddning innan en elektroforus monteras genom att gnugga den mot andra material såsom ull som kommer att inducera en elektrisk laddning i isoleringsplattan genom processen för elektrostatisk induktion. När den isolerande plattan och ledarplattan har placerats tillsammans separerar den statiska laddningen i isolatorn positiva och negativa laddningar i metallledaren. Positiva laddningar i metallen dras ner mot isoleringsplattan, och negativa laddningar avvisas.
Den inducerade negativa laddningen i metallplattans övre yta kan sedan släppas genom att ta upp fysisk kontakt med metallen och slutföra en krets genom människokroppen i marken. Laddningen är ofta tillräckligt stark för att en ofarlig gnista hoppar från metallen till oNE: s finger före kontakt, eller ledningarna för en liten glödlampa kan placeras mellan de två ytorna för att tillfälligt tända det när laddningen sprids. Stora versioner av elektroforus kommer också att lysa upp en rörformad lysrör en stund om den ena änden hålls i en hand och den andra hålls nära den laddade metallplattan.
En av de unika aspekterna av en elektroforus som gör det till en populär demonstration av elektriska principer är att den isolerande plattan fungerar på samma sätt som mer sofistikerade kondensatorer eller elektriska lagringsenheter i vanliga elektroniska kretsar. Till skillnad från typiska kondensatorer har emellertid isoleringsplattan en laddning som inte tappas av processen med statisk urladdning i metallplattan. Efter att metallplattans polariserade energiutsläpp har inträffat, om metallplattan avlägsnas från närheten av den isolerande plattan och sedan placeras ovanpå den igen, kommer laddningsseparationen i metallen att upprepa när isolatorn fortfarande håller sin laddning.
Denna process verkar visa idén om fri energi som kommer från ingenstans, eftersom den statiska laddningen kontinuerligt förnyas och släpps ut oavsett hur många gånger metallplattan tas bort och sedan placeras tillbaka ovanpå den isolerande plattan. I verkligheten bevaras energi på grund av att arbetet med att fysiskt flytta metallplattan och sedan ersätta den introducerar potentiell energi i elektroforus -systemet, som sedan omvandlas till kinetisk energi när en urladdning eller gnista äger rum. Stora versioner av elektroforus är kända som van de graaf -generatorer, som kan producera elektrostatiska spänningar i intervallet upp till 2 000 000 volt, till exempel den som skapades av den amerikanska fysikern Dr. Robert van de Graaf själv i början av 1930 -talet.