بخشی از مقاله
بطری لیدن
قبل از اینکه طرز کار ماشین ويمچورست را بررسی کنیم بهتر است کمی راجع به بطری لیدنبدانیم . بطری لیدن در واقع یک خازن الکتریکی ساده و ابتدایی، برای ذخیره سازی الکتریسیته استد بطری لیدن را ایجی ونكلیست از روسیه در حدود سال ۱۷۴۵ میلادی و پیتر فون موشنبروک از دانشگاه لیدن در هلندر مستقل از هم اختراع کرند
موشنبروک اولین تجربه آزمایشگاهی با بطری لیدن را انجام داده بطری لیدن، امروزه بیشتر در آزمایشگاههای فیزیک به منظور شرح و تفسیر پدیدهها مورد استفاده قرار می گیردد . بطری لیدن شامل یک محفظه شیشه ای (مثلا بطری) است که درون و بیرون آن، تقریبا تا نصف ارتفاع بطری از ورقهفلزی پوشانیده شده است یک میله برنجی (یا فلزی) که از یک چوب پنبه عبور می کند و با زنجیر به ورقه داخلی بطری وصل شده، بر دهانه محفظه شیشهای (بطری) قرار دارد
میله برنجی توسط یک منبع بار الکتریکی باردار می شود و به این ترتیب ورقه درونی بطری هم باردار میشود. این درحالی است که همزمان ورقه بیرونی به زمین متصل شده است و از طريق القابار مخالف ورقه درونی را جلب می کند. معمولا عمل اتصال به زمین ورقه بیرونی بطری انجام می شود. هر چه قدر ورقه درونی بار بیشتری از منبع دریافت کنده بار مخالف بیشتری در ورقه بیرونی تولید می شود و این عمل آن قدر ادامه می یابد تا بطری به نهایت ظرفیت خود اشباع برسلهجدارة بطری از جنس شیشه یا پلاستیک) باعث می شود که بارهای مخالف دو ورقه درونی و بیرونی از هم جدا بمانند و در واقع حكم دی الکتریک» خازن الکتریکی را دارد. اما وقتی یک رسانا از ميله برنجی تا ورقه بیرونی اعمال می شود. با تولید جرقه ای، جریان الکتریسیته ایجاد شده و خازن تخلیه می شود و صفحات آن بدون بار می شوند.
شما میتوانید با یک لیوان استوانهای شیشه ای، مشابه این بطری را درست کنید با ورقه آلومینیمی جداره داخلی و خارجی لیوان را تا نصفه بپوشانید. به این ترتیب یک خازن بادی الکتریک شیشه خواهید داشتند چون قطر دهانه لیوان زیاد است به راحتی می توانید ورقه داخلی را با منبع باردار کنید (مثلا با واندوگراف و احتیاجی به میله برنجی با زنجیر ندارید. ورقه بیرونی هم که از طریق دست یا اتصال به زمین بار مخالف را القا می کند. این عمل تا اشباع صفحات خازن ادامه می یابد. با نزدیک کردن یک رسانای روکشدار به دو صفحه خازن زورقه درونی و بیرونی لیوانی با تولید جرقه خازن شما تخلیه می شود. اما مراقب باشید این رسانا خود شما نباشید
ماشین و یمچورست و طرز کار آن
ماشین ویمچورست راجي. ويمچورست در سال ۱۸۸۰ میلادی اختراع کرد و مشهورترین مولد الکتریسیته ساکن در قرن نوزدهم میلادی بود. قبل از آن تنها ماشین موجود مولد واندروگراف بود.
ماشینهای مولد الکتریسیته ساکن، مثل همین نوع، در طی قرنهای ۱۹ و ۲۰ میلادی به عنوان وسیله مولدهای ولتاژ» رایج بودند در حالی که همولدهای ولتاژ» با سیم پیچهای القایی به دلیل محدودیت عایق بندی نمیتوانستند با آنها رقابت کنند
شکل ۲- بطری لیدن و ماشين ويمچورست
این دستگاه در واقع براساس یک اثر شناخته شده کوانتومی کار می کنند به این ترتیب که وقتی دو فلز رسانی مختلف به یکدیگر مالش داده می شوند، جریان ضعیفی بین آنها به وجود می آید. زیرا هیچ دو فلزی نیستند که در تعداد الکترون ها در اتمهایشان و همینطور در نیروهای بین الکترونی با یکدیگر مشابه باشند)
این پدیده وقتی اتفاق می افتد که صفحه های فلزی کوچک» روی چرخ از مقابل یک فلز دیگر(جاروب) یا بار خنثی می گذرند (به شکلهای صفحه های بعد توجه کنید).
به این ترتیب صفحه فلزی کوچک» باردار می شود و وقتی این صفحه فلزی کوچک» از کنار صفحه فلزی کوچک» چرخ مقابل (پشتی) می گذرد باعث القای بار مخالف در آن صفحه فلزی کوچک» می شود. حال اگر فرض کنیم در روی صفحه فلزی کوچک» روی چرخ جلویی یک بار مثبت وجود داشته باشد. در حین چرخش، شروع به جذب القا) یک بار منفی روی صفحه فلزی کوچک» مقابل خود در چرخ پشتی می کنند . همین اتفاق برای صفحه های فلزی کوچک» بعدی روی چرخها هم می افتد اما برعکس یکدیگر و وقتی یک صفحه فلزی کوچک» از کنارشنه جمع کننده خنثی می گذرد بارخود را به آن داده و خنثی می شود و به این ترتیب برای باردار شدن دوباره آماده می شود
بر اثر این پدیده بارهای القایی مخالف زیادی در شانه های جمع کننده دوگانه در دو طرف چرخها ذخیره می شوند. این بارهای مخالف زیاد توسط دو شانه جمع کننده به بطری های لیدن دو طرف منتقل می شوند که هر کدام از آن بطریها به یک پایانه الکترود) تخلیه بار متصل است. وقتی ولتاژ به اندازه کافی زیاد می شود، بار پایانه ها الکترودها) با یک جرقه الکتریکی تخلیه می شود و این چرخه مجددا تکرار می شود .
توجه داشته باشید که وقتی ماشین و یمجورست شروع به چرخیدن می کند ممکن است به هر طریقی باردار شود یا (+-) و یار- +)
در شکل های زیر مراحل مختلف فرایند ذخیره سازی بار در الکترودها تا تخلیه الکتریکی دستگاه بررسی شده است
شکل ۳- چرخهای پلاستیکی منور
شکل ۴-صفحه های فلزی کوچک
شكل 5- جاروبهای دوگانه و ميله آنها
شکل6-شانه های جمع کننده دوگانه انتهایی
شکل 7- بطری های لیدن
شكل 8- پایانه های الکترودهای قابل تنظیم
شکل 9 - توجه داشته باشید که میله های جاروبها در دو طرف دستگاه برهم عمودند (منظور مبله مربوط به جاروبهای چرخ منور جلویی و میله مربوط به جاروبهای چرخ ملور پشتی است)
