ગોલ્ટ્ઝનું ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મશીન

વિદ્યુત ઘટનાના ક્ષેત્રમાં સૌથી વધુ સક્રિય પ્રાયોગિક સંશોધનનો ઐતિહાસિક સમયગાળો પ્રથમના દેખાવ સાથે સંકળાયેલ છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક મશીનો, જેની ક્રિયાએ યાંત્રિક કાર્યના પ્રદર્શનને કારણે વિદ્યુત ઊર્જા મેળવવાનું શક્ય બનાવ્યું.

યાંત્રિક કાર્યમાં મશીનના અમુક ભાગોના પરિભ્રમણનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં મશીનના વિદ્યુત તત્વો પર હાજર રહેલા આકર્ષણ (વિરુદ્ધ) અને વિસર્જન (સમાન નામના) ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના દળોને દૂર કરવામાં આવ્યા હતા.

આવા મશીનો સાથેના પ્રયોગોએ તે સમયના સંશોધકો દ્વારા વીજળીની પ્રકૃતિ અને વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સિદ્ધાંતોને વધુ સારી રીતે સમજવામાં ફાળો આપ્યો.

પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઘર્ષણ મશીનની રચના ઇતિહાસકારો જર્મન વૈજ્ઞાનિકને આભારી છે ઓટ્ટો વોન ગેરીક, જેમણે 1650 માં પ્રથમ વખત આ પ્રકારનું ઉપકરણ બનાવ્યું હતું. તે એક મશીન હતું જેનું કાર્ય ઘર્ષણ દ્વારા શરીરના વિદ્યુતીકરણની તે સમયની જાણીતી ઘટના પર આધારિત હતું. ઘર્ષણ મશીનોમાં, જો કે, નોંધપાત્ર ખામી હોય છે - તેમના ઓપરેશન માટે મોટા યાંત્રિક દળોના ઉપયોગની જરૂર પડે છે.

પાછળથી બનાવેલ ઘર્ષણ મશીનોથી વિપરીત ઇલેક્ટ્રોફોરિક (ઇન્ડક્શન) મશીનો તેઓ આ ગેરલાભથી વંચિત હતા, કારણ કે વિદ્યુત ઉર્જા મેળવવા માટે તેમને ઇન્ડક્ટર (જે ભાગથી વિદ્યુતીકરણ થયું હતું) સાથે ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ભાગોના સીધા સંપર્કની જરૂર નથી.

તેથી, પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોફોરિક મશીન, એટલે કે, એક ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક મશીન જેને વિદ્યુતીકરણ મેળવવા માટે તેના ભાગોના પરસ્પર ઘર્ષણની જરૂર નથી, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી દ્વારા 1865 માં બનાવવામાં આવી હતી. ઓગસ્ટ ટેપ્લર… શોધકનો અભિપ્રાય હતો કે તે ઇલેક્ટ્રોફોરેટીક મશીનો છે જે યાંત્રિક ઉર્જાના રૂપાંતરણ દ્વારા વીજળીના કાર્યક્ષમ ઉત્પાદનને સક્ષમ કરશે.

તે સમયે, એક જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી વિલ્હેમ ગોલ્ટ્ઝ (જર્મન હોલ્ટ્ઝ), ટોપલરથી સ્વતંત્ર રીતે, એક સરળ અને વધુ કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મશીન ડિઝાઇન કર્યું જે મોટા સંભવિત તફાવતનું ઉત્પાદન કરે છે અને પ્રકાશ માટે સીધા વર્તમાન સ્ત્રોત તરીકે પણ કામ કરી શકે છે. ગોલ્ટ્ઝના મશીનો શૈક્ષણિક સંસ્થાઓના વર્ગખંડોમાં દેખાતા પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મશીનો બન્યા.

ગોલ્ટ્ઝ મશીનના મુખ્ય ભાગો - ચાર્જ દૂર કરવા માટે રચાયેલ બે ગ્લાસ ડિસ્ક અને મેટલ કોમ્બ્સ. એક ડિસ્ક સ્થિર છે અને બીજી ફેરવી શકે છે. ડિસ્ક સામાન્ય ધરી પર માઉન્ટ થયેલ છે. મ્યુઝિયમના એક પ્રદર્શનમાં, સ્થિર ડિસ્કનો વ્યાસ 100 સેમી છે, જ્યારે ફરતી ડિસ્ક 94 સેમી છે.

સ્થિર ડિસ્ક એબોનાઇટ પ્લેટ પર રહે છે અને ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્ટેન્ડ પર એબોનાઇટ વર્તુળો દ્વારા ઊભી સ્થિતિમાં આધારભૂત છે. વિન્ડોઝને સ્થિર ડિસ્ક પર કાપવામાં આવે છે, જેની પાછળ ફ્રેમ તરીકે ઓળખાતા અપૂર્ણ પેપર સેક્ટર ગુંદર ધરાવતા હોય છે.

ફરસી કાગળની માતૃભાષામાં સમાપ્ત થાય છે, જેની અગ્રણી પોઇન્ટેડ કિનારીઓ જંગમ ડિસ્ક તરફ નિર્દેશ કરે છે અને સહેજ વળાંકવાળા હોય છે.ડિસ્ક, ફ્રેમ અને જીભ ગુમિલેક (રેઝિનસ પદાર્થ) સાથે કોટેડ છે.

પિત્તળના કાંસકો તેની દરેક બાજુઓ પર, આગળ, જંગમ ડિસ્કના આડા વ્યાસ સાથે માઉન્ટ થયેલ છે. આ કાંસકો અનુરૂપ પિત્તળના વાયરો સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેના છેડે વાહક દડા હોય છે, જેના દ્વારા પિત્તળની સળિયા પસાર થાય છે, અંદરથી દડામાં અંત આવે છે, બહારથી લાકડાના (ઇન્સ્યુલેટીંગ) હેન્ડલ્સ હોય છે. લાકડીઓ દડાઓને અલગ અથવા નજીક ખસેડીને ખસેડી શકાય છે.

લેડેન જાર (આંતરિક પ્લેટો સાથે) એવા વાહક સાથે જોડી શકાય છે જેની બહારની પ્લેટો એકબીજા સાથે વાયર દ્વારા જોડાયેલ હોય. મશીનના આગળના ભાગમાં બે પિત્તળની પોસ્ટનો ઉપયોગ વાયરને જોડવા માટે થાય છે; ફક્ત વાયરને ટિલ્ટ કરીને બોલને આ પોસ્ટ્સ સામે ઝુકાવી શકાય છે.

આગળની ડિસ્ક બેલ્ટ ડ્રાઇવ અને હેન્ડલ સાથે જોડાયેલ રોલર્સની સિસ્ટમ દ્વારા ફેરવવા માટે સેટ છે જેની સાથે પ્રયોગકર્તા આ પદ્ધતિને કાર્ય કરે છે. જો કે, મશીન સાથે કામ કરવાનું શરૂ કરતા પહેલા, પેપર સેક્ટર્સ (ફ્રેમ્સ) ને વિપરીત શુલ્ક સાથે વીજળીકરણ કરવું જરૂરી છે (અમે તેમને p + અને p- તરીકે સૂચિત કરીશું).

આ ફ્રેમ્સ, જે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાને કારણે ચાર્જ થાય છે, તે ફરતી ડિસ્ક પર કાર્ય કરશે, અને ડિસ્ક બદલામાં કોમ્બ્સ O અને O' પર કાર્ય કરશે.

જેમ જેમ ડિસ્ક ફરે છે તેમ, p+ ચાર્જ સાથેની ફ્રેમ (વિન્ડો F માં) ફરતી ડિસ્ક m ની પાછળ નકારાત્મક ચાર્જનું કારણ બનશે (પ્રેરિત કરશે) અને સમાન ચિહ્નનો ચાર્જ રિજ O તરફ આકર્ષિત થશે, ફરીથી કારણે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના માટે. ડિસ્ક m'નો ભાગ કાંસકો O માંથી નકારાત્મક ચાર્જ મેળવશે, અને કાંસકો O પોતે, તેના વાહક C અને બોલ r સાથે, તેથી હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થશે.

તેથી, ડિસ્ક તેની બંને બાજુઓ (m અને m' સ્થાનો પર) નકારાત્મક રીતે ઇલેક્ટ્રિફાઇડ થાય છે, અને કારની ડાબી બાજુનો વાયર હકારાત્મક છે. ડિસ્ક ફરવાનું ચાલુ રાખે છે અને હવે તેની સપાટી m અને m ના ભાગો જમણી બાજુએ સ્થિર ડિસ્ક પર સ્થિત 'વિન્ડો F સુધી પહોંચે છે'.

અહીં સ્થાપિત નકારાત્મક ચાર્જ p સાથેના રેકનો પ્રભાવ સપાટી m' દ્વારા વિસ્તૃત થાય છે, જેનો અર્થ છે કે રિજ O' થી ડિસ્ક તરફ સકારાત્મક ચાર્જ આકર્ષિત થશે. તદનુસાર, વાયર C' અને બોલ r' બંને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થશે. સપાટી m રિજ દ્વારા આકર્ષિત હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે. ડિસ્ક સ્પિન કરવાનું ચાલુ રાખે છે અને ચક્ર પુનરાવર્તિત થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક જનરેટરને વિદ્યુત વોલ્ટેજના સૌથી પ્રાચીન સ્ત્રોત માનવામાં આવે છે: ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક જનરેટર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કાર્ય કરે છે