Электрофорная машина | это… Что такое Электрофорная машина?
Электрофорная машина
Электрофо́рная маши́на (генератор Уимшерста (Вимшурста) (англ. Wimshurst)) — демонстрационный вспомогательный прибор по теме «электричество». Использует явление электростатической индукции, при этом на полюсах машины (лейденских банках) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт.
Содержание
|
Описание работы
Схема электрофорной машины Вимшурста
Машина состоит из двух соосных дисков (А и В) из изолирующего материала, на которые нанесены проводящие сегменты (см. схему). Диски приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сегмент A1 вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сегмент B1 — отрицательный.
Когда A1 достигает положения напротив сегмента B2 пластины B, который в этот момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом и, таким образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1, перенеся большой отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на удалённый сегмент, которого в этот момент касается щётка Y1.
Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сегментом B2 (находящимся в этот момент напротив сегмента на диске А, контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней частью.
Схема работы электрофорной машины. Секторы представлены движущимися квадратами, контактные щётки — стрелками. Красным цветом обозначен положительный заряд, зелёным — отрицательный.
История
Электрофорная машина была создана в 1865 немецким физиком-экспериментатором Августом Тёплером (англ.). Одновременно с Тёплером и независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Гольц (англ.) (1836—1913). Машина Гольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию[1]. Между 1880 и 1883 годом её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Вимшурст. Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Вимшурста.
См. также
- Генератор Ван де Граафа
Примечания
- ↑ Электрофорная машина Гольца [1]
Ссылки
- Электрофорная машина (учебный видеоролик)
Электрофорная машина « Попаданцев.
нетКогда-то электрофорную машину можно было увидеть в любом школьном кабинете физики.
Сейчас их тоже производят и тоже показывают школьникам — но далеко не везде. Все-таки сейчас впечатление от ее работы не настолько впечатляющее, чем было в начале прошлого века.
Однако, если ее продемонстрировать лет этак на тысячу раньше…
Принцип действия прост — два диэлектрических диска с нанесенными на их поверхность металлическими полосками.
Диски вращаются в противоположных направлениях, желательно побыстрее. Если в кусочки металла, пролетающие друг относительно друга, имеют хоть какую-то разницу потенциалов (а реальный мир такой — ничего поровну не дается), то при эта разница усиливается, нужно ее только снять.
Для этого существуют по две щетки для каждого диска, заряд накапливается в лейденских банках по бокам.
Вот современная школьная модель с прозрачными дисками, тут видно устройство:
Конкретно эта модель имеет размер диска в 30 см, расстояние между дисками — от 2.
5 до 7 мм (диски не сделаны с высокой точностью). Высота ее лейденских банок по 12 см. И этого всего хватает, чтобы в сухом воздухе получить искру в 55 мм! Да, при этом скорость вращения 120 оборотов в минуту, но скажите мне — что в этой машине невозможно построить в том же Древнем Египте? Подшипник скольжения, который не несет нагрузок? Ременная передача вместо шестеренок? (кстати, на верхнем фото ремень). Диэлектрические диски? Кусочки металлической фольги без разницы какого металла? Лейденские банки?
Главное отличие использования такой штуки где-нибудь в Древней Греции — в горячем и влажном воздухе искра будет в полтора раза меньше.
Но искра ведь запасается в лейденской банке, и для попаданца выгоднее будет сделать простой конденсатор, куда более емкий. Ведь конструкция такой машины фактически не изменилась со времен ее изобретения, тут есть что совершенствовать.
Когда в 1865 году эта штука была изобретена, она применялась для развлечения — выстраивался ряд людей, держащихся за руки и через эту цепь пропускался заряд.
Удар электрическим током был незабываемым опытом, желающих хватало, а кардиоэлектростимуляторов, которые бы позагинались от такого развлечения, тогда еще не придумали.
Если попаданец все же решится основать религию, то такая девайсина ему крайне пригодится.
По сравнению гальванической батареей она дает не пол-вольта, а десятки тысяч вольт. Пяти-сантиметровая искра в полутемном храме это нечто! Да и бьюшие током иконы тоже неплохо.
При этом — никаких сложных элементов, заряд накапливает за считанные секунды и заряд солидный.
Кроме всего прочего — позволяет легко намагнитить компас.
И последнее — будете строить электрофорную машину в древности, стройте из благородных металлов, красного дерева, перламутра и прочего. Вплоть до рога единорога. Это ведь не паровая машина, пыхтящая в темном закоулке технологического помещения, это вещь, которая должна внушать!
HCELOS │ Интернет-магазин медицинского оборудования, расходных материалов и многого другого!
12 авг | ООО «МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»
ПРОСТУП
Простуда – вирусная инфекция
носа и горла (верхних дыхательных путей).
Обычно это безвредно,
хотя может это и не так ощущается.
Подробнее
26 март | ООО “МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ”
КОРОНА ВИРУС
Подробнее
26 авг | МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ООО
ОГУРЕЦ
Огурцы низкокалорийны и содержат большое количество воды и растворимой клетчатки, что делает их идеальными для гидратации и снижения веса.
Подробнее
04 Ноя | HEALTHCARE EQUIPMENT LIMITED
ОПАСНОСТЬ САМОЛЕЧЕНИЯ
Люди принимают лекарства без рецепта врача по ряду причин, но они не осознают, что самолечение делает их подверженными множеству вредных последствий, включая …
Подробнее
02 июль | МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ООО
ДЕПРЕССИЯ
Грусть,
чувство подавленности, потеря интереса или удовольствия от повседневной деятельности — эти
симптомы, знакомые каждому из нас.
Подробнее
29 июль | HEALTHCARE EQUIPMENT LTD
Привычки здорового питания для больных язвой желудка
В прошлом считалось, что язва может быть вызвана диетой. Теперь мы знаем
это неправда. Мы также знаем, что хотя пища, которую вы едите, не вызывает и не лечит
язва желудка, здоровое питание
Подробнее
15 июль | HEALTHCARE EQUIPMENT LTD
Заболевания сердца
Заболевания сердца — это ряд состояний, которые влияют на ваше сердце.
Подробнее
25 октябрь | ЗДРАВООХРАНЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЕ LIMITED
СОВЕТ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ОФТАЛЬМОЛОГИИ
Глаз — это орган зрения и один из важнейших органов чувств. Это удобный способ для вашего врача получить четкое представление о вашем общем состоянии здоровья. Учитывая, что ваш зрительный нерв соединяет ваши глаза и ваш мозг, здоровое функционирование мозга требует здорового зрения.
Подробнее
22 июль | МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ООО
ЯЗВА ЖЕЛУДКА
Язва желудка возникает, когда толстый слой слизи, защищающий желудок от пищеварительных соков, ……………..
Подробнее
19 июнь | HEALTHCARE EQUIPMENT LTD
ИНСУЛЬТ В НИГЕРИИ
Инсульт является основной причиной смерти и инвалидности населения во всем мире. Мир. Артериальная гипертензия является наиболее распространенным фактором риска инсульта во всем мире, а также среди населения Нигерии, однако другие поддающиеся изменению факторы риска, такие как ожирение становится все более распространенным из-за нездорового питания и сидячий образ жизни.
Подробнее
Что такое гель-электрофорез? – Ваш геном
- Гель-электрофорез — это метод, обычно используемый в лабораториях для разделения заряженных молекул, таких как ДНК, РНК и белки, в зависимости от их размера.
- Заряженные молекулы движутся через гель при пропускании через него электрического тока.
- Через гель пропускают электрический ток, так что один конец геля имеет положительный заряд, а другой конец имеет отрицательный заряд.
- Движение заряженных молекул называется миграцией. Молекулы мигрируют к противоположному заряду. Таким образом, молекула с отрицательным зарядом будет притягиваться к положительному концу (противоположности притягиваются!).
- Гель состоит из проницаемой матрицы, немного похожей на сито, через которую могут проходить молекулы при пропускании через нее электрического тока.
- Молекулы меньшего размера мигрируют через гель быстрее и, следовательно, перемещаются дальше, чем более крупные фрагменты, которые мигрируют медленнее и поэтому проходят меньшее расстояние. В результате молекулы разделяются по размеру.
Гель-электрофорез и ДНК
- Электрофорез позволяет различать фрагменты ДНК различной длины.
- ДНК заряжена отрицательно, поэтому при подаче электрического тока на гель ДНК будет мигрировать к положительно заряженному электроду.
- Более короткие нити ДНК проходят через гель быстрее, чем более длинные, в результате чего фрагменты располагаются в порядке их размера.
- Использование красителей, флуоресцентных или радиоактивных меток позволяет увидеть ДНК на геле после того, как они были разделены. Они появятся в виде полос на геле.
- ДНК-маркер с фрагментами известной длины обычно пропускают через гель одновременно с образцами.
- Сравнивая полосы образцов ДНК с полосами маркера ДНК, вы можете вычислить приблизительную длину фрагментов ДНК в образцах.
Как проводится гель-электрофорез?
Подготовка геля
- Агарозные гели обычно используются для визуализации фрагментов ДНК. Концентрация агарозы, используемой для приготовления геля, зависит от размера фрагментов ДНК, с которыми вы работаете.
- Чем выше концентрация агарозы, тем плотнее матрица и наоборот. Меньшие фрагменты ДНК разделяются при более высоких концентрациях агарозы, в то время как более крупные молекулы требуют более низких концентраций агарозы.
- Чтобы сделать гель, порошок агарозы смешивают с буфером для электрофореза и нагревают до высокой температуры, пока весь порошок агарозы не расплавится.
- После того, как гель остынет и затвердеет (теперь он будет непрозрачным, а не прозрачным), расческу снимают.
- Сейчас многие используют готовые гели.
- Затем гель помещают в резервуар для электрофореза и заливают в резервуар буфер для электрофореза до тех пор, пока поверхность геля не будет покрыта. Буфер проводит электрический ток. Тип используемого буфера зависит от приблизительного размера фрагментов ДНК в образце.
Меньшие фрагменты ДНК разделяются при более высоких концентрациях агарозы, в то время как более крупные молекулы требуют более низких концентраций агарозы.Подготовка ДНК для электрофореза
- Перед электрофорезом в образец ДНК добавляют краситель, чтобы увеличить вязкость образца, что предотвратит его всплывание из лунок и чтобы можно было увидеть миграцию образца через гель.
- Маркер ДНК (также известный как стандарт размера или лестница ДНК) загружается в первую лунку геля. Фрагменты в маркере имеют известную длину, поэтому их можно использовать для приблизительного определения размера фрагментов в образцах.
- Подготовленные образцы ДНК затем пипетируют в оставшиеся лунки геля.
- Когда это будет сделано, крышку помещают на емкость для электрофореза, убедившись, что ориентация геля и положительного и отрицательного электродов правильная (мы хотим, чтобы ДНК мигрировала через гель к положительному концу).
Разделение фрагментов
- Затем включают электрический ток, так что отрицательно заряженная ДНК движется через гель к положительной стороне геля.
- Более короткие фрагменты ДНК движутся быстрее, чем более длинные, поэтому перемещаются дальше во время прохождения тока.
- Расстояние, на которое ДНК мигрировала в геле, можно оценить визуально, наблюдая за миграцией красителя загрузочного буфера.
- Электрический ток остается включенным достаточно долго, чтобы гарантировать, что фрагменты ДНК перемещаются достаточно далеко по гелю, чтобы разделить их, но не настолько долго, чтобы они сбежали с конца геля.
Иллюстрация оборудования для электрофореза ДНК, используемого для разделения фрагментов ДНК по размеру. Гель находится в резервуаре с буфером. Образцы ДНК помещают в лунки на одном конце геля, и через гель пропускают электрический ток. Отрицательно заряженная ДНК движется к положительному электроду.
Изображение предоставлено: Genome Research Limited
Визуализация результатов
- Как только ДНК достаточно далеко мигрировала по гелю, отключают электрический ток и гель удаляют из резервуара для электрофореза.
- Для визуализации ДНК гель окрашивают флуоресцентным красителем, который связывается с ДНК, и помещают на ультрафиолетовый трансиллюминатор, который показывает окрашенную ДНК в виде ярких полос.
- В качестве альтернативы краситель можно смешать с гелем перед его заливкой.
