A máquina eletroforética de Goltz

O período histórico da pesquisa experimental mais ativa no campo dos fenômenos elétricos está associado ao surgimento do primeiro máquinas eletrostáticas, cuja ação possibilitou a obtenção de energia elétrica devido à realização de trabalhos mecânicos.

O trabalho mecânico consistia na rotação de certas partes da máquina, nas quais eram superadas as forças de atração (opostas) e repulsão (do mesmo nome) de cargas elétricas, presentes nos elementos eletrificados da máquina.

Experimentos com tais máquinas contribuíram para um melhor entendimento dos pesquisadores da época sobre a própria natureza da eletricidade e os princípios das interações elétricas.

Criação da primeira máquina de fricção eletrostática historiadores atribuem ao cientista alemão Otto von Gerike, que em 1650 criou tal dispositivo pela primeira vez. Era uma máquina cujo funcionamento se baseava no então já conhecido fenómeno da electrificação dos corpos por fricção. As máquinas de fricção, no entanto, têm uma desvantagem significativa - sua operação requer a aplicação de grandes forças mecânicas.

Ao contrário das máquinas de fricção criadas posteriormente máquinas eletrofóricas (indução) foram privados dessa desvantagem, pois para obter energia elétrica não precisavam do contato direto das partes eletrificadas com o indutor (com a parte que causou a eletrificação).

Assim, a primeira máquina eletrofórica, ou seja, uma máquina eletrostática que não requer fricção mútua de suas partes para obter a eletrificação, foi construída em 1865 por um físico alemão August Tepler… O inventor era da opinião de que eram as máquinas eletroforéticas que permitiriam a produção eficiente de eletricidade por meio da conversão de energia mecânica.

Na época, um físico alemão Wilhelm Goltz (alemão Holtz), independentemente de Toepler, projetou uma máquina eletroforética mais simples e eficiente que produzia uma grande diferença de potencial e poderia até servir como fonte de corrente contínua para iluminação. As máquinas de Goltz se tornaram as primeiras máquinas eletroforéticas a aparecer nas salas de aula das instituições educacionais.

Partes principais da máquina Goltz — dois discos de vidro e pentes de metal projetados para remover a carga. Um dos discos é estacionário e o outro pode girar. Os discos são montados em um eixo comum. Em uma das exposições do museu, o disco estacionário tem 100 cm de diâmetro, enquanto o disco giratório tem 94 cm.

O disco estacionário repousa sobre uma placa de ebonite e é sustentado na posição vertical por círculos de ebonite sobre suportes isolantes. As janelas são recortadas no disco estacionário, no verso do qual são colados setores de papel incompletos chamados molduras.

Os engastes terminam em línguas de papel, cujas bordas pontiagudas apontam para o disco móvel e são ligeiramente curvas.Os discos, armações e línguas são revestidos com gumilac (substância resinosa).

Pentes de latão são montados ao longo do diâmetro horizontal do disco móvel, na frente, em cada um de seus lados. Estes pentes são ligados aos correspondentes fios de latão, nas extremidades dos quais existem esferas condutoras, por onde passam hastes de latão, terminadas em esferas no interior, com cabos de madeira (isolantes) no exterior. Os bastões podem ser movidos afastando ou aproximando as bolas.

Os frascos de Leyden (com placas internas) podem ser conectados aos condutores cujas placas externas são conectadas entre si por um fio. Dois postes de latão na frente da máquina são usados ​​para conectar os fios; as bolas podem ser encostadas nesses postes simplesmente inclinando os fios.

O disco dianteiro é ajustado para girar por meio de um acionamento por correia e um sistema de roletes conectados a uma alça com a qual o experimentador aciona esse mecanismo. No entanto, antes de começar a trabalhar com a máquina, é necessário eletrificar os setores de papel (quadros) com cargas opostas (vamos denotá-los como p + e p-).

Esses quadros, que estão carregados, devido ao fenômeno da indução eletrostática, atuarão no disco giratório, e o disco, por sua vez, atuará nos pentes O e O'.

À medida que o disco gira, o quadro (na janela F) com carga p + causará (induzirá) uma carga negativa na parte de trás do disco giratório m e uma carga de mesmo sinal será atraída para a crista O, novamente devido ao fenômeno da indução eletrostática. Parte do disco m 'receberá uma carga negativa do pente O, e o próprio pente O, junto com seu condutor C e a bola r, será, portanto, carregado positivamente.

Assim, o disco está eletrizado negativamente em ambos os lados (nos lugares m e m'), e o fio do lado esquerdo do carro é positivo. O disco continua a girar e agora partes de sua superfície m e m 'alcançam a janela F' localizada no disco estacionário à direita.

A influência do rack com carga negativa p instalada aqui é amplificada pela superfície m ', o que significa que uma carga positiva será atraída da crista O' para o disco. Consequentemente, tanto o fio C' quanto a bola r' serão carregados negativamente. A superfície m recebe uma carga positiva atraída pela crista. O disco continua a girar e o ciclo se repete.

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