Elektrostaatiline masin

Elektrostaatiline masin ehk elektrostaatiline generaator on elektrimasin kõrge alalispinge tekitamiseks, kusjuures elektrilaengute nihe ja ülekanne toimub elektrostaatilise induktsiooni põhimõttel.[1] Elektrostaatilised masinad kasutavad energia muundamisel elektrivälja, erinevalt magnetvälja kasutamisel põhinevatest elektrodünaamilistest generaatoritest.

Wimshursti masin

19. sajandil väljatöötatud elektrostaatiliste masinate tüüpidest on tuntuim inglise leiutaja James Wimshursti poolt 1878 konstrueeritud generaator, mille edasiarendused võimaldasid saada kuni 100 kilovoldist pinget ja mis leidsid kõrgepinge allikana kasutamist vähe energiat nõudvate elektrinähtuste uurimisel, edaspidi eelkõige demonstratsioonivahendina.

Ehitus ja tööpõhimõteRedigeeri

Laengute ülekandmise skeem (videoanimatsioon)
Sektorid on kujutatud liikuvate ruutudena (punane kannab positiiivset ja roheline negatiivset laengut, must laenguta), kontaktharju kujutavad väikesed nooled; suured nooled on väljundelektroodid
 
Masina harjade ühendusskeem (sektoritega kettad on kujutatud kahe kontsentrilise ringina

Masina põhiosadeks on kaks isolerainest (enamasti klaasist) ketast, millele on kleebitud lehtmetallist sektorid (skeemil ruudud A ja B). Need lähestikku paiknevad kettad pannakse käsivändaga vastassuundades pöörlema.

Juhtivatel sektoritel on ka paigalseisvate ketaste korral erinevad jääklaengud, mis ketaste pöörlemisel indutseerivad tugevamaid laenguid vastasketta sektorites. Laengud kogutakse sektoritel libisevate metallharjade paari abil kerakujulistele väljundelektroodidele ja kondensaatoreina toimivatesse Leideni purkidesse. Lisaks kogumisarjadele libiseb kummagi plaadi sektoril diametraalselt paigutatud ja omavahel ühendatud harjade paar, nn tasandusharjad. Elektroodikuulide vahel tekib piisavalt kõrge pinge korral sädelahendus. Pinge suurus sõltub ketaste läbimõõdust ja voolutugevus (sädeme võimsus) ketaste pöörlemiskiirusest.

Laengute vastastikuse võimenduse tagamiseks on harjad sektorite suhtes paigutatud ja ühendatud nii, et ketaste pöörlemisel jääb vastastikuste harjade alla vähemalt kaks sektorit. Eeldame, et sektor A1 kannab esialgu positiivset ja vastasolev sektor B1 negatiivset jääklaengut. Kui A1 liigub vasakule ja B1 paremale, siis nende elektrilised potentsiaalid kasvavad selle töö arvel, mida tehakse vastandmärgiliste laengute vahel valitseva tõmbejõu ületamiseks. Kui A1 jõuab kohakuti sektoriga B2, mis on sel hetkel kontaktis harjaga Y, siis on tal juba kõrgem positiivne potentsiaal, mis kutsub esile laengu jagunemise Y ja Y1 vahel läbi tasandusjuhtme. Kasvanud negatiivne laeng kandub sektorisse B2 ja positiivne laeng tasandusjuhtme kaudu ketta diametraalsele sektorile, mida sel hetkel puudutab hari Y1. Ketaste edasisel pöörlemisel A1 kontakteerub harjaga Z ja annab osa laengust väljundahelasse (metallkuulile, Leideni purki). Edasi jõuab sektor A1 harja X alla, mis on tasandusjuhtme abil ühendatud harjaga X1, ja kasvatab jälle positiivset laengut tulenevalt negatiivse sektori B2 eemaldumisest (see on sel hetkel vastakuti A-ketta sektoriga, mis kontakteerub harjaga X1).


Vaata kaRedigeeri

ViitedRedigeeri

  1. ENE 2. köide, 1987