Vad är en elektroforus?
En elektroforus är en form av primitivt statiskt elektriskt laddningsbatteri eller generator som ursprungligen uppfanns 1762 av en svensk fysiker, Johan Wilcke, men enhetens funktion är tillräckligt grundläggande för att den kan tillverkas av olika vanliga material. Den kända politiska figuren och uppfinnaren i koloniala Amerika, Benjamin Franklin, populariserade idén genom att göra en av trä, svavel, vax och tennmetall. En konventionell elektrofor består av en isolerande platta, vanligtvis tillverkad av harts eller plast av någon typ, på vilken en metallledande platta är placerad. I mitten av metallplattan är ett annat isoleringsmedium fäst, såsom en plastkopp som används som ett handtag för att förhindra för tidigt urladdning av elektroforusen. De statiska elektriska laddningarna kan dras från enheten genom fysisk beröring på metallplattan, antingen tillfälligt laddar glödlampor eller för att utföra andra experiment.
Grundprincipen bakom driften av en elektroforus är den triboelektriska effekten, även känd som lagrad statisk elektricitet. Den isolerande plattan laddas först med en statisk elektrisk laddning innan en elektroforor monteras genom att gnida den mot andra material såsom ull som kommer att inducera en elektrisk laddning i isoleringsplattan genom processen med elektrostatisk induktion. När den isolerande plattan och ledningsplattan har placerats tillsammans, separerar den statiska laddningen i isolatorn positiva och negativa laddningar i metallledaren. Positiva laddningar i metallen dras ned mot isolerplattan och negativa laddningar skjuts upp.
Den inducerade negativa laddningen i metallplattans övre yta kan sedan urladdas genom fysisk kontakt med metallen, genom att genomföra en krets genom människokroppen i marken. Laddningen är ofta tillräckligt stark för att en ofarlig gnista hoppar från metallen till fingret innan kontakt, eller så kan ledningarna på en liten glödlampa placeras mellan de två ytorna för att tillfälligt tända den när laddningen sprids. Stora versioner av elektroforor lyser också upp en rörformad lysrör för 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 den till en populär demonstration av elektriska principer är att isoleringsplattan fungerar på liknande sätt som mer sofistikerade kondensatorer eller elektriska lagringsenheter i vanliga elektroniska kretsar. Till skillnad från vanliga kondensatorer har dock den isolerande plattan en laddning som inte tappas av processen med statisk urladdning i metallplattan. Efter att metallplattans polariserade energiutladdning har inträffat, om metallplattan avlägsnas från närheten av isoleringsplattan och sedan placeras ovanpå den, kommer laddningsseparationen i metallen att upprepas när isolatorn fortfarande håller sin laddning.
Denna process tycks visa idén om fri energi som kommer från ingenstans, eftersom den statiska laddningen kontinuerligt förnyas och urladdas oavsett hur många gånger metallplattan tas bort och sedan placeras tillbaka ovanpå den isolerande plattan. I verkligheten sparas energi eftersom arbetet med att fysiskt flytta bort metallplattan och sedan ersätta den inför potentiell energi i elektroforussystemet, som sedan omvandlas till kinetisk energi när ett urladdning eller gnista äger rum. Stora versioner av elektroforor är kända som Van de Graaf-generatorer, som kan producera elektrostatiska spänningar i området 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.