Bir Elektrofor Nedir?

Bir elektrofor, ilk olarak 1762 yılında İsveçli bir fizikçi Johan Wilcke tarafından icat edilen ilkel statik elektriksel şarjlı bir batarya ya da jeneratör şeklidir, ancak cihazın işlevi, çeşitli ortak malzemelerden yapılabilecek kadar temeldir. Sömürgeci Amerika'da belirtilen siyasi figür ve mucit Benjamin Franklin, fikri ahşaptan, kükürt, balmumu ve kalaylı metalden yaparak fikri yaygınlaştırdı. Geleneksel bir elektrofor, üzerine metal bir iletken plakanın yerleştirildiği, genellikle reçine veya bir tür plastikten oluşan bir yalıtım plakasından oluşur. Metal levhanın ortasında, elektroforun erken boşalmasını önlemek için bir kulp olarak kullanılan plastik bir kap gibi başka bir yalıtıcı ortam yapıştırılmıştır. Statik elektrik yükleri, ampulleri anlık olarak şarj eden veya başka deneyler yapmak için metal plakaya fiziksel dokunuşla cihazdan çekilebilir.

Bir elektroforun çalışmasının arkasındaki temel prensip, aksi halde depolanmış statik elektrik olarak bilinen triboelektrik etkisinin prensibidir. İzolasyon plakası önce, elektrostatik indüksiyon işlemi boyunca izolasyon plakasında elektrik yükü indükleyen yün gibi diğer malzemelere sürtünerek bir elektrofor monte edilmeden önce statik bir elektrik yükü ile yüklenir. Yalıtım plakası ve iletken plaka bir araya getirildiğinde, yalıtkandaki statik yük metal iletkendeki pozitif ve negatif yükleri ayırır. Metaldeki pozitif yükler yalıtım plakasına doğru çekilir ve negatif yükler itilir.

Metal plakanın üst yüzeyinde indüklenen negatif yük, metalle fiziksel temas yaparak, insan vücudundan toprağa bir devreyi tamamlayarak boşaltılabilir. Şarj genellikle, temastan önce metalden birinin parmağına zararsız bir kıvılcım sıçraması için yeterince güçlüdür veya şarj dağılırken geçici olarak aydınlatmak için iki yüzey arasına küçük bir ampulün uçları yerleştirilebilir. Elektroforun büyük versiyonları, bir ucu bir elinde tutulur ve diğerinde yüklü metal plakaya yakın tutulursa, anlık olarak tüp şeklinde bir floresan ampulü yakar.

Bir elektroforun elektriksel prensiplerin popüler bir göstergesi olmasını sağlayan benzersiz yönlerinden biri, yalıtım plakasının ortak elektronik devrelerde daha karmaşık kapasitörler veya elektrikli depolama ünitelerine benzer şekilde davranmasıdır. Bununla birlikte, tipik kapasitörlerin aksine, yalıtım levhası, metal levhadaki statik boşalma işlemi ile tüketilmeyen bir yükü tutar. Metal levhanın kutuplaşmış enerji deşarjı meydana geldikten sonra, eğer metal levha yalıtım levhasının çevresinden çıkarılırsa, daha sonra tekrar üstüne yerleştirilirse, metal içindeki yük ayrımı, yalıtkan hala yükünü tutarken tekrarlanır.

Bu işlem, metal plakanın kaç kez çıkarılıp yalıtım plakasının üzerine yerleştirildiği önemli olmadan, statik yük sürekli olarak yenilenip boşaltıldığından, hiçbir yerden gelen serbest enerji fikrini ortaya koyuyor gibi görünmektedir. Gerçekte, enerji korunur çünkü metal plakayı fiziksel olarak hareket ettirmek ve daha sonra değiştirmek yerine elektroforik sisteme potansiyel enerji kazandırır, bu daha sonra bir deşarj veya kıvılcım gerçekleştiğinde kinetik enerjiye dönüştürülür. Elektroforun büyük versiyonları, ABD fizikçi Dr. Robert Van de Graaf'ın kendisinin 1930'ların başında yarattığı gibi, 2.000.000 volt'a kadar elektrostatik voltaj üretebilen Van de Graaf jeneratörleri olarak bilinir.