Электростатические генераторы: Электростатические генераторы: история статического электричества

Электростатические генераторы: история статического электричества

История науки и техники — это постоянная эволюция открытий и улучшений. Прекрасным примером этого являются электростатические машины или генераторы. В этом коротком эссе мы рассмотрим историю электричества в хронологическом порядке. открытия, связанные с электростатикой и ее техническим применением, особенно в форме генераторов, поскольку было обнаружено, что натирание янтаря привлекает определенные объекты, и не было хорошо известно, почему даже самые современные генераторы, которые сейчас являются устаревшими машинами, используются в обучающих и развлекательных играх по физике.

Электростатический генератор способен генерировать высокое напряжение, но с очень малым током.. Они основаны на трении, на механической энергии, которую мы должны внести для достижения трения в двух материалах: одна часть преобразуется в тепло, а другая в электростатическую энергию.

Древняя Греция.

Начала.

Есть упоминания о притяжении предметов янтарем после протирания его тканью или кожей, но дальше этого дело не пошло. Никто не думал, что это влечение можно непрерывно создавать и применять на практике.

Как я уже сказал, эффект описан, но не исследуется. В этой области не будет значительных достижений до семнадцатого века с Уильям Гилберт и Отто фон Герике и особенно в XNUMX веке благодаря работам Франклина, Пристли и Кулона.

Подпишитесь на наш Youtube-канал

Природные явления

Эффекты, связанные с электричеством, от разрядов рыбы до молнии, были подробно описаны еще в Древнем Египте, но никто не понимал эти явления и не связывал их. Они были загадкой.

В 585 г. до н.э. греческий философ Фалес Милетский изучал свойства магнитного камня, притягивающего железо, сравнивая его со свойствами янтаря, притягивающего многие типы предметов.. Он был первым, кто указал на это свойство янтаря. По-гречески янтарь — это электрон.

XNUMX век начинается революция

Вот тут дело и пошло наперекосяк. Во второй половине XNUMX века они начинают делать все больше и больше открытий, связанных с электричеством.

Уильям Гилберт (1544 — 1603)

Уильям Гилберт в 1600 году обнаружили, что горный хрусталь и некоторые драгоценные камни также притягивают такие предметы, как янтарь, когда их натирают. Он назвал все эти вещества электрическими, потому что они обладали теми же свойствами, что и янтарь. как мы сказали по-гречески, это было сказано «Электрон», и это явление было названо электричеством.. Это выражение встречается в его знаменитой книге De Magnete.

У нас здесь уже есть любимое электричество. Поскольку это электричество, казалось, оставалось в телах, если не было изменений, которые могли бы их изменить, его назвали статическим электричеством.

Уильям Гилберт также изобрел электроскоп. инструмент, который позволяет узнать, загружено тело или нет

В блоге Как сделать самодельный электроскоп

Серный шар Отто фон Герике

В 1660 году Отто фон Герике (1602–1686), известный своими экспериментами с вакуумом и изобретением воздушного насоса в 1645 году, изобрел первый простой электростатический генератор. Он состоял из шара или шара из серы, который вращался вокруг оси с помощью рукоятки и вырабатывал электричество, трясь о руку.

Его можно было заряжать и разгружать бесконечно долго, и он мог даже производить искры с помощью своего наэлектризованного шара.

Герике сделал шар, вылив расплавленную серу в полую стеклянную сферу. После охлаждения серы стеклянная форма была разбита. Позже они обнаружили, что стеклянная сфера сама по себе достигла тех же результатов.

Ртутная газоразрядная лампа и генератор Hauksbee

Научные исследования продолжаются, и появляется первое действительно практическое применение.

В 1706 году этот английский физик построил кристаллическую сферу, которая вращалась с помощью кривошипа и за счет трения генерировала электрический заряд, превышающий заряд серного шара.

Было замечено, что если ртутный барометрический прибор, изобретенный Евангелистой Торричелли, встряхнуть, а пустую часть посмотреть в темноте, он испускает свет. Итак, в 1730 году Фрэнсис Хоксби изобрел первую ртутную газоразрядную лампу. Он сконструировал машину, которая состояла из ротора, чтобы натереть небольшой янтарный диск в вакуумной камере, и когда в этой камере были пары ртути, он воспламенился.

Странное использование

Как я уже говорил в разделе о серном шаре, стеклянная форма работала так же хорошо, как сера, для создания электростатического генератора. Поэтому Винклер установил свою электростатическую машину, используя пивные бокалы в качестве ротора (я нашел этот анектод только в сеть и я не смог сопоставить информацию. Я оставляю это, потому что мне это кажется любопытным и правдоподобным, но отнеситесь к этому внимательно)

Электростатическое электричество и его машины стали игрушкой, с которой люди хотели экспериментировать в XNUMX веке. Людям хотелось почувствовать поражение электрическим током и такие устройства, как «электрический поцелуй«, Где пара размещалась на платформах так, чтобы они заряжались статическим электричеством и при поцелуях выскакивала искра.

И, как всегда, появились шарлатаны, которые воспользовались утверждениями людей, что они могут лечить болезни электрическим током. Так же, как они поступили с магнитными свойствами, а сейчас они поступают со всеми видами продуктов, камнями, отбеливателем и прочим. Человечество никогда не спасалось от пикаресков и мошенников.

Бутылка лейдена

В 1745 году Эвальд Юрген фон Клейст (1700-1748) изобрел лейденскую бутылку или лейденскую банку. Пытаясь найти способ хранить электрическую энергию, ему пришло в голову использовать бутылку, наполненную водой или ртутью. В следующем году физик Кунней независимо от этого пришел к такому же решению в Лейдене, Нидерланды. Это имя, которое мы знаем в настоящее время для изобретения.

Лейденская бутылка — предшественник конденсаторов и из его изучения и нововведений возникли эти элементы. Изучив, какие вещества лучше хранить энергию внутри бутылки, они поняли, что если оставить бутылку пустой и добавить слой металла внутри и снаружи бутылки, электростатическая энергия также будет накапливаться.

И это уже конденсатор Текущий. Два металлических листа, разделенных диэлектриком.

Итак, мы подошли к первая известная жертва и записиот электрического тока (конечно, не считая людей, погибших от ударов молнии). Чтобы добиться более высоких зарядов, они начали соединять несколько бутылок Лейдена, формируя батарею.

И хотя французский аббат Нолле показал, что мелкие животные, такие как птицы и рыбы, были мгновенно убиты выстрелом из лейденского кувшина, никто не мог представить себе опасность, которую могла повлечь за собой эта новая энергия, с которой они играли.

6 августа 1783 года в Санкт-Петербурге профессора Рихмана и его помощников ударила молния от зарядных конденсаторов. С ассистентом ничего не случилось, но Ричман умер сразу же. В медицинском заключении говорилось:

У него была только небольшая дырочка на лбу, обгоревший левый ботинок и синее пятно на ноге. […] Мозг был в порядке, передняя часть легкого была здоровой, а задняя часть была коричневой и черной от крови.

Как построить бутылка домашнего Лейдена.

Бенджамин Франклин и громоотвод

Возможно, самая известная история электростатики — это история Бенджамина Франклина и его комет бурного дня. Бенджамин Франклин был поклонником лейденских бутылок.

Он предложил, чтобы при превышении электрическая жидкость это будет называться положительное электричество и когда был дефицит, отрицательное электричество.

Наблюдая за тем, как разряжались лейденские бутылки, он заметил, что, когда они закончились, они испускали искру, очень похожую на звук, щелчок, похожий на гром.

В 1745 году он начал свои эксперименты с электричеством. У него была интуиция, что молния — это электрический заряд, и он хотел доказать это..

В 1751 году он запустил в шторм воздушного змея с металлическим наконечником, он был прикреплен к шелковой нити. В конце, около Франклина, была вторая струна с металлическим ключом. Он пришел хранить энергию от молнии в лейденских бутылках.

Он быстро нашел практическое применение своему опыту, молниеотвод. Он заметил, что бутылки разряжались раньше, если у них была игла, и, поскольку он пришел к выводу, что лучи попадают в здания и заряжаются, он подумал о том, чтобы поставить заостренный металлический стержень и соединить его с землей, чтобы он мог быть выписанным.

В 1752 г. он опубликовал свои идеи в Альманах бедного Ричарда и это имело успех, поскольку в зданиях устанавливали громоотводы.

Лей де Кулон

В 1785 году он провозгласил свой знаменитый закон.

От пользователя: Днк-Деннис, CC BY 3.0,

Из их опыта был сделан вывод, что сила, действующая между два электрических заряда в состоянии покоя (электростатический разряд), находящиеся в вакууме и размеры которых малы по сравнению с расстоянием, которое их разделяет, имеют следующие характеристики (для своевременных грузов):

1. Он действует в направлении линии, соединяющей оба заряда.
2. Привлекательно, если заряды отличительные, и отталкивающие, если они одинаковые.
3. Он пропорционален произведению количества грузов.
4. Оно обратно пропорционально квадрату расстояний, разделяющих их.

В Международной системе единиц единицей электрического заряда является кулон (C), который определяется, начиная с основной единицы силы тока I, которая является ампером (A).

Дисковый ротор и стек

В 1800 г. первые дисковые генераторы. Твой яnventor был Winter, рука заменена кожаной подушкой, обработанной ртутью для трения, что обеспечивает более стабильный результат.

При этом около 1799 г. были проведены первые электролитические опыты на Дону.Был получен такой же или лучший результат, чем при использовании бутылок Leyden.

En 1800 Алессандро Вольта представил первую электрическую батарею, гальваническую батарею. Это была полная революция, поскольку она решила многие проблемы электростатики и позволила генерировать энергию непрерывно и по желанию. Я рассмотрю хронологию истории химических батарей в другом эссе.

Электрический генератор и клетка Фарадея

В 1836 году Фарадей открыл это явление, с помощью которого электромагнитное поле внутри проводника в состоянии равновесия равно нулю.

Сегодня эта концепция используется в качестве защиты от перенапряжения. во многих радиоприемниках, жестких дисках, телевизорах, ретрансляторах, а также для защиты электронного оборудования в самолетах от молнии.

предварительно в 1831 году он изобрел электрогенератор постоянного тока., А динамо. Он обнаружил, что если мы перемещаем замкнутый контур в магнитном поле, создается электродвижущая сила.

Машина Вимшерста

Это самые современные электростатические дисковые генераторы. и они представляют собой вершину этого типа машин, которые постепенно превращались в научное любопытство и игрушки для детей.

Это генератор электрических зарядов за счет электростатической индукции. В этом разделе генераторы этого типа были разработаны Вильгельмом Хольцем (1865 и 1867), Августом Топлером (1865) и Дж. Робертом Воссом (1880). Но они были менее эффективными машинами и имели тенденцию сильно менять полярность.

Машина Вимшерста решила все эти проблемы. Достигается напряжение от 200.000 300.000 до XNUMX XNUMX вольт.

Были получены очень хорошие результаты, и они были использованы для питания рентгеновских трубок.

В блоге Как сделать машину Вимшерста

Индукционная катушка Румкорфа

В 1857 году Генрих Даниэль Румкорф изобрел индукционную катушку., своего рода трансформатор, позволяющий посылать импульсы высокого напряжения из постоянного тока низкого напряжения.

Это открытие стало одним из тех, которые низводили все электростатические машины. Это сделало их устаревшими.

Генератор Ван де Граафа

De Затоньи Шандор, (ifj.) Fizped — Собственная работа, CC BY 3.0,

Берем таймскип и переходим в 1931, Роберт Ван де Грааф изобретает генератор, носящий его имя, для генерации высокого напряжения порядка 20 миллионов вольт. для ускорения частиц в лаборатории .. В своей первой модели он сообщил 1,5 миллиона вольт.

Это генератор постоянного тока. Отправляет заряды по ремню в полый элемент, обычно в сферу.

Наивысший потенциал, поддерживаемый ускорителем Ван де Граффа, составляет 25.5 МВ, достигнутый тандемом на «установке пучка радиоактивных ионов Холифилда» в «Национальной лаборатории Ок-Ридж».

В Иккаро Как сделать генератор Ван де Грааф

Электростатический парогенератор

Я хочу процитировать этот генератор, потому что его работа основана на другом принципе, чем то, что мы видели до сих пор.

Влажный пар, продавленный через сопло, вызывает электрический заряд. Это были сложные в обслуживании и очень дорогие машины, но в свое время они давали хорошие результаты.

Заключение

Электричество пережило большие технические и теоретические успехи с семнадцатого века до наших дней. Вторая половина XIX века — апофеоз инженерной мысли с сотнями усовершенствований и модификаций.

В этом тесте мы проследили эволюцию статического электричества в электростатических генераторах, которые были изготовлены. От его открытия до последних генераторов.

Как вы могли заметить, хотя я уже упоминал об этом, я не касался электрических батарей, электролиза или генерации постоянного и переменного тока, войны токов или большого разнообразия тем, связанных с историей электричества., но это настолько широкая тема, что я хотел сузить ее, сосредоточив внимание на электростатике, которая, скажем так, является первым этапом с момента открытия электричества.

Если вы видите, что я оставил важный пункт в области электростатики или изобретателей, инженеров и ученых, которые его изучали, не стесняйтесь оставлять мне комментарий.

Источники

• http://www.hp-gramatke.net/history/english/page4000.htm
• https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_generator
• https://es.wikipedia.org/wiki/Generador_electrost%C3%A1tico
• https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad
• https://www. tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00107516908204792?journalCode=tcph30
• https://ethw.org/Electrostatic_Generator
• История и хронология науки и открытий. Как наука сформировала наш мир. Айзек Азимов. Эд. Ариэль
• Уроки физики. Том III. Хосе Луис Манглано де Мас

5. Электростатические генераторы

Тем обстоятельством,
что заряды распределяются на внешней
поверхности проводника, часто пользуются
на практике, когда желают полностью
перевести заряд какого-нибудь проводника
на другой проводник.

Рассмотрим
устройство электростатических
генераторов, предназначенных для
накопления больших зарядов и достижения
разности потенциалов в несколько миллион
вольт. Электростатический генератор,
впервые изобретенный американским
физиком Р. Ван-де-Граафом (1901 1967),
состоит из шарообразного полого
проводника 1
(рис. 3), укрепленного на изоляторах 2.
Движущаяся замкнутая лента 3
из прорезиненной ткани заряжается от
источника напряжения с помощью системы
остриев 4,
соединенных с одним из полюсов источника,
второй полюс которого заземлен.
Заземленная пластина 5
усиливает стекание зарядов с остриев
на ленту. Другая система остриев 6
снимает заряды с ленты и передает их
полому шару, и они переходят на его
внешнюю поверхность. Таким образом,
сфере передается постепенно большой
заряд и удается достичь разности
потенциалов в несколько миллионов
вольт. Электростатические генераторы
применяются в высоковольтных ускорителях
заряженных частиц, а также в слаботочной
высоковольтной технике.

Рис.3 – Схематическое изображение
генератора Ван-де-Граафа

6. Нейтральный проводник во внешнем электрическом поле

Если во внешнее
электростатическое поле внести
нейтральный проводник, то свободные
заряды (электроны, ионы) будут перемещаться:
положительные — по полю, отрицательные
— против поля (рис. 4). На одном конце
проводника будет скапливаться избыток
положительного заряда, на другом —
избыток отрицательного. Эти заряды
называются индуцированными.
Процесс будет происходить до тех пор,
пока напряженность поля внутри проводника
не станет равной нулю, а -линии напряженности
вне проводника — перпендикулярными
его поверхности. Таким образом, нейтральный
проводник, внесенный в электростатическое
поле, разрывает часть линий напряженности;
они заканчиваются на отрицательных
индуцированных зарядах и вновь начинаются
на положительных. Индуцированные заряды
распределяются на внешней поверхности
проводника. Явление перераспределения
поверхностных зарядов на проводнике
во внешнем электростатическом поле
называется электростатической
индукцией.

Рис. 4 – Нейтральный проводник во
внешнем

электростатическом поле

Из рис. 4 следует,
что индуцированные заряды появляются
на проводнике вследствие смещения их
под действием поля, т. е. 
в этом случае является поверхностной
плотностью смещенных зарядов. Как было
выяснено выше, электрическое смещение
вблизи проводника численно равно
поверхностной плотности смещенных
зарядов. Поэтому вектор
получил название вектора
электрического смещения.

7. Электрическая емкость уединенного проводника

Рассмотрим
уединенный проводник, т. е. проводник,
который удален от других проводников,
тел и зарядов. Его потенциал, прямо
пропорционален заряду проводника:

.

Из опыта следует,
что разные проводники, будучи одинаково
заряженными, принимают различные
потенциалы. Поэтому для уединенного
проводника можно записать

.

Величина

(2)

является коэффициентом
пропорциональности, зависящим от свойств
проводника и называется электроемкостью
(или просто емкостью) уединенного
проводника. Емкость уединенного
проводника определяется зарядом,
сообщение которого проводнику изменяет
его потенциал на единицу. Емкость
проводника зависит от его размеров и
формы, но не зависит от материала,
агрегатного состояния, формы и размеров
полостей внутри проводника. Это связано
с тем, что избыточные заряды распределяются
на внешней поверхности проводника.
Емкость не зависит также ни от заряда
проводника, ни от его потенциала.
Сказанное не противоречит формуле (2),
так как она лишь показывает, что емкость
уединенного проводника прямо
пропорциональна его заряду и обратно
пропорциональна потенциалу.

Единица электроемкости
— фарад (Ф):
1 Ф
— емкость такого уединенного проводника,
потенциал которого изменяется на 1 В
при сообщении ему заряда в 1 Кл.

Потенциал уединенного
шара радиуса R,
находящегося в
однородной среде с диэлектрической
проницаемостью ,
равен

.

Используя формулу
(2), получим, что емкость шара

.
(3)

Отсюда следует,
что емкостью в 1 Ф
обладал бы уединенный шар, находящийся
в вакууме и имеющий радиус 910⁶км,
что примерно в 1400 раз больше радиуса
Земли (электроемкость Земли С0,7мФ).
Следовательно, фарад — очень большая
величина, поэтому на практике используются
дольные единицы — миллифарад (мФ),
микрофарад (мкФ),
нанофарад (нФ),
пикофарад (пФ).
Из формулы (3) вытекает также, что единица
электрической постоянной ₀

фарад на метр (Ф/м).

Генерация статического электричества Рон Куртус

SfC Home > Physics > Electricity > Static Electricity >

Рон Куртус

Вы можете генерировать статическое электричество на простом уровне путем трения определенных материалов друг о друга. Хорошим примером этого является натирание тканью пластикового стержня. Однако есть устройства, которые могут генерировать статическое электричество, которое затем можно использовать в приложениях, демонстрациях и экспериментах.

Электрофорус использует электростатическую индукцию для многократного заряда металлической пластины. Электростатический генератор Wimshurst использует вращающиеся пластиковые пластины и проволочные щетки для создания статического электричества и используется во многих школах. Генератор Ван де Граафа использует высокоскоростной ремень для создания статического электричества высокой мощности, достаточного для того, чтобы стрелять искрами, вызывать дыбом волосы на голове и зажигать люминесцентные лампы.

У вас могут возникнуть следующие вопросы:

• Что такое электрофорус?
• Как работает электростатический генератор Wimshurst?
• Как работает генератор Ван де Граафа?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения

---

---

Электрофорус

Электрофорус — это умное устройство, которое сочетает простое создание статического электричества с электростатической индукцией для многократного заряда металлической пластины. Он был изобретен в 1764 году шведским профессором Йоханом Карлом Вильке и улучшен через несколько лет итальянским ученым Алессандро Вольта.

Как это работает

Принцип работы заключается в том, что сначала вы создаете заряды статического электричества на пластине или диске из диэлектрического или непроводящего материала, такого как пластик, натирая его шерстью, тканью или мехом. Затем вы помещаете металлическую пластину в контакт с заряженной непроводящей пластиной.

Статические электрические заряды на непроводнике притягивают противоположные заряды к поверхности металлической пластины за счет электростатической индукции. Другими словами, отрицательные (-) заряды на непроводнике заставляют положительные (+) заряды собираться на металлической пластине.

Металлическая пластина, заряженная за счет электростатической индукции в электрофоре

Когда вы разъединяете пластины, на металлической пластине появляются статические электрические заряды, которые затем можно использовать для создания искр или демонстрации статического электричества.

Можно повторить процесс

После того, как заряды в металлической пластине исчерпаны, ее можно перезарядить, снова поместив ее в контакт с непроводящей или диэлектрической пластиной. Этот процесс можно повторять много раз, пока все заряды на диэлектрике не исчезнут.

Генератор Вимшерста

Электростатический генератор Вимшерста был изобретен в 1880-х годах. Современная версия состоит из двух пластиковых дисков, которые вращаются в противоположных направлениях с помощью ручного кривошипа и приводного ремня.

Электростатический генератор Wimshurst

Принцип работы

Принцип работы заключается в том, что несколько секторов металлической фольги приклеиваются к двум дискам. Когда диски вращаются, каждый сектор металлической фольги накапливает заряды за счет контакта со щетками на стержнях вблизи передней и задней части дисков. Две дополнительные пары щеток собирают накопленные заряды и передают их на накопительный конденсатор, например лейденскую банку 9.0005

Щетки также соединены с электродами разрядника. При вращении дисков между электродами может проскакивать искра высокого напряжения, если их постепенно сближать.

Генерирует 75 000 вольт

Электростатический генератор Wimshurst может генерировать до 75 000 вольт. Поскольку сила тока очень мала, высокое напряжение мало опасно, но оно эффективно для создания искр и проведения интересных экспериментов со статическим электричеством.

Генератор Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа может вырабатывать потенциальную энергию до 400 000 вольт и вырабатывать искры длиной до 15 дюймов (38 сантиметров).

Относительно безопасен

Относительно безопасен в использовании, поскольку сила тока составляет всего 10 микроампер (10/1 000 000 ампер). Это потому, что электрическая мощность равна напряжению, умноженному на силу тока. 400 000 вольт, умноженные на 10 микроампер, равняются всего 4 ваттам — энергии, достаточной для зажигания лампочки фонарика.

Лицо, касающееся генератора Ван де Граафа

Как это работает

Генератор Ван де Граафа приводится в действие высокоскоростным электродвигателем. У него ремень на двух шкивах. Нижний шкив изготовлен из изоляционного материала, а верхний шкив — из металла. Рядом с ремнем перед нижним шкивом находится заземленная гребенка, а внутри клеммы, рядом с ремнем перед верхним шкивом, соединенная с клеммой.

Сцепление между ремнем и нижним шкивом заряжает шкив, и он притягивает противоположные заряды к внешней поверхности ремня от заземленной гребенки. Затем лента транспортирует эти заряды к терминалу, где они собираются верхней гребенкой и передаются к терминалу. Экранирование, обеспечиваемое терминалом, позволяет продолжить процесс, даже если терминал уже сильно заряжен. Высокая скорость ленты вместе с большим разрядным электродом позволяет достигать непрерывного накопления зарядов и высоких напряжений.

Различные размеры

Генератор Ван де Граафа на картинке имеет высоту около 35 дюймов (90 см). В некоторых научных лабораториях есть такие генераторы высотой в несколько этажей. Они могут образовывать искры, которые проходят через всю комнату. Но все же это не сравнится с силой молнии, длина которой может достигать нескольких миль.

Резюме

Электрофор, генераторы Вимшерста и Ван де Граафа являются хорошими источниками статического электричества. Электрофор может многократно заряжать металлическую пластину. Генераторы Wimshurst и Van de Graaff используют высокоскоростные непроводники и щетки для создания статического электричества. Они могут обеспечивать чрезвычайно высокое напряжение, но, поскольку ток или сила тока очень малы, их все еще безопасно использовать.

---

Shock другие, зная о науке

---

Ресурсы и ссылки

Рон Куртус. Условия

Веб -сайты

Статический электрический генератор с PVC Pipe — Простой генератор

Статический электрический ресурсы с PVC

59956

5995699636

.

Электростатический генератор Wimshurst — $64,95

Американский образовательный генератор Van De Graff — $187

Генератор Artec с ручным приводом Van de Graaff
— $8,99

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Книги с самым высоким рейтингом по электростатике

---

Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии, есть вопросы, комментарии? мнения на эту тему? Если это так, отправьте электронное письмо с вашим отзывом. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

---

Поделиться этой страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

---

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
static_generating.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения

---

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Электричество

Генерация статического электричества

---

Крошечные генераторы статического электричества могут производить энергию волн

Умный способ собрать множество наногенераторов, использующих статическое электричество для генерации тока, может открыть новый вид волновой энергии

Технологии

16 сентября 2022 г.

Майкл Ле Страница

Энергия волн — огромный потенциальный чистый источник электричества

Cavan Images/Alamy

Энергия волн может получить импульс от крошечных генераторов, которые полагаются на явление, называемое трибоэлектрическим эффектом. Команда из Китая представила конструкцию, которая удваивает предыдущий рекорд этой технологии по мощности, вырабатываемой на единицу объема.

В отличие от ветровой и солнечной энергии, высокая стоимость по-прежнему препятствует широкому распространению энергии волн. Существующие системы генерируют энергию, когда волновое движение вызывает электромагнитную индукцию, в которой магниты движутся через катушки, но они тяжелые, дорогие и неэффективные, говорит Жоао Вентура из Университета Порту в Португалии.

Одной из альтернатив является создание систем энергии волн, которые улавливают энергию, используя накопление статического электричества, когда различные материалы трутся друг о друга, как воздушный шар о волосы. Это явление известно как трибоэлектрический эффект, и разряд накопленного статического заряда может генерировать ток. Устройства для использования этого эффекта известны как «наногенераторы».

Реклама

История нашего океана, рассказанная через соль Хелен Черски из New Scientist Прямой эфир 9 октября0005

Многие команды разрабатывают трибоэлектрические системы для небольших приложений, таких как питание кардиостимуляторов или выработка электроэнергии за счет движения носков или рюкзаков, но до сих пор ни одно устройство, содержащее наногенераторы, не поступило в продажу.

Поскольку ток, генерируемый каждым наногенератором, мал, для мощности волны идея состоит в том, чтобы соединить тысячи трибоэлектрических наногенераторов вместе в длинные цепи, соединенные гибкими соединителями. В настоящее время многие предлагаемые конструкции волновой энергии, использующие трибоэлектрический эффект, состоят из сфер, которые вращаются внутри каждого наногенератора.

Теперь команда под руководством Чжун Линь Вана из Пекинского института наноэнергетики и наносистем в Китае, которая создала первый работающий трибоэлектрический наногенератор в 2012 году, создала другую конструкцию для волновой энергии, состоящую из спиральной пружины Slinky внутри. цилиндр. Когда цилиндр раскачивается взад и вперед волнами, разные части спирали соприкасаются друг с другом и расходятся, создавая ток.

В ходе лабораторных испытаний это устройство вырабатывало до 347 Вт мощности на кубический метр, что вдвое превышает лучшие показатели, достигнутые ранее, и до 30 раз больше, чем у других трибоэлектрических конструкций.

Прочитайте больше:

Можем ли мы победить изменение климата с помощью геоинженерии океанов?

«Группа добилась значительного прорыва в разработке новой трибоэлектрической структуры, обеспечивающей большую удельную мощность», — говорит Вентура.