ЭСБЕ/Электрическая машина

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Перейти к навигации Перейти к поиску

Электрическая машина
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Шуйское — Электровозбудимость. Источник: т. XL (1904): Шуйское — Электровозбудимость, с. 359—361 ( скан )


Электрическая машина — представляет прибор, служащий при затрате механической работы непрерывным источником электричества. Изобретение первой Э. машины следует отнести к половине XVIII стол. Процесс, происходящий во всех Э. машинах, может быть представлен так. Имеем три тела: А, В и С. Тело А возбуждает в теле В эл. состояние либо трением (прикосновением), либо через влияние, или индукцию (см. Индукция); в последнем случае тело А предварительно заряжается трением. Заряженное тело В переносится к телу С и, отдавши ему свой заряд полностью, затем снова возвращается к телу А и т. д. Поэтому в каждой Э. машине имеются три основные части: 1) производитель или индуктор, если электризация происходит через влияние (А), 2) передатчик (В) и 3) собиратель или кондуктор (С). В каждой Э. машине применяются оба способа возбуждения Э. состояния в теле — трение и влияние, но в различной степени, поэтому различают два рода Э. машин — машины с трением и с влиянием.

Э. машина с трением состоит обыкновенно из стеклянного круга (передатчика), вращающегося на горизонтальной оси. К кругу в некотором месте вблизи окружности прилегают с обеих сторон кожаные подушки (производитель), покрытые амальгамой (1 ч. цинка, 1 ч. олова, 2 ч. ртути). Для лучшего приставания к коже амальгама наносится в смеси с какаовым маслом. При вращении вследствие трения о подушки стекло электризуется положительно, отрицательное же электричество подушек каким-нибудь проводником отводится в землю. При дальнейшем вращении стекло проходит между двумя металлическими гребенками. Гребенки соединяются с изолированным шаром или цилиндром (кондуктор). Положительный заряд стекла возбуждает через индукцию на кондукторе положительное, на гребенках отрицательное электричество. Последнее, стекая чрез острия на стекло, приводит его в нейтральное состояние. При трении о подушки снова происходит электризация, и процесс идет, как уже было сказано выше. Во избежание потери стеклом заряда во время переноса его от подушек к гребенкам полезно закрывать наэлектризованную часть стекла (приблизительно 2/3) шелковым чехлом. Помимо описанного типа, употреблялись машины (Армстронга), основанные на электризации пара (от трения) при выходе из трубки. В настоящее время машины с трением почти совершенно вытеснены из употребления более производительными машинами с влиянием.

Brockhaus-Efron Electric Machine 1.jpg
Brockhaus-Efron Electric Machine 2.jpg

Машины с влиянием называются иначе электрофорными, так как процесс получения электричества в них одинаков по сути с процессом в приборе, носящем название электрофора (см. Электрофор). Первые электрофорные машины были почти одновременно изобретены Гольтцем и Теплером. Мы здесь дадим краткое описание позднейших, более совершенных видоизменений этой машины, а именно машин Фосса и Уимшерста. Машина Фосса (фиг. 1) состоит из двух параллельных кругов, из которых один неподвижный, а другой вращается на горизонтальной оси. На подвижном круге (передатчик) наклеены на равных расстояниях оловянные кружки с пуговками посередине. На неподвижном круге, на концах одного диаметра, помещаются две накладки из листового олова, прикрытые бумажными накладками большей величины (индукторы). На концах горизонтального диаметра подвижного круга с внешней стороны находятся две гребенки, соединенные с кондукторами (два стержня с шариками на концах, которые можно сближать или удалять посредством изолирующих ручек). Пуговки при вращении круга касаются двух кисточек из фольги, соединенных с индукторами; прикосновение пуговки к кисточке происходит лишь немного раньше, чем она подойдет к гребенке, находящейся против соответственной накладки. Разберем действие машины. Ради удобства чертежа на схеме (фиг. 2) круг подвижный представлен в виде цилиндра, внутри которого находятся гребенки и кондуктор. Наружный круг опущен, изображены лишь накладки. Пусть, накладка А заряжена каким-либо способом положительно. Через индукцию на проводнике A1N она будет возбуждать в гребенке А1 отрицательный заряд, который будет переходить на стекло, в N — заряд положительный. Если же шарики сдвинуты, то положительное электричество перейдет в гребенку B1, а оттуда — на стекло. Таким образом, стекло против гребенки А1 будет заряжено отрицательно. Положительное электричество с гребенки B1 будет переходить на стекло, возбуждая в накладке В отрицательное электричество и отталкивая положительное в кисточку b. Когда круг сделает около пол-оборота и наэлектризованные отрицательно части его подойдут к кисточке b, их заряд будет уничтожаться положительным электричеством, вытекающим с кисточки. В то же время нижняя половина круга по выходе из-под гребенки В1 будет наэлектризована положительно; через кисточку а положительное электричество будет переходить на накладку А, усиливать ее заряд и т. д. Наэлектризованный подвижной круг вместе с неподвижным образует до некоторой степени конденсатор. После немногих оборотов заряды накладок А и В достигнут максимума, и тогда, раздвигая шарики N и P, получим между ними разряды в виде кисти. На шарике N будет положительное, на P — отрицательное электричество. Вместо громоздких кондукторов, какими снабжались старые машины трения в том случае, когда желательно собрать большое количество электричества, у новейших машин к стержням с шариками N и Р для увеличения емкости присоединяются внутренние обкладки лейденских банок; наружные обкладки их соединяются между собой. Тогда разряды будут следовать один за другим через большие промежутки времени, искра будет яркой и будет сопровождаться треском. Мы предположили при рассмотрении действия машины, что обкладка А уже заряжена, но для этого нет надобности пользоваться посторонним источником, трения кисточек о другой металл (пуговки) обыкновенно бывает достаточно, чтобы вызвать слабую электризацию, а раз она появилась, машина начинает действовать. Если шарики N и Р раздвинуты слишком далеко, то накопившийся на шарике N положительный, а на Р — отрицательный заряды могут через острия переходить на стекло, а затем через кисточки а и b — на обкладки и разрядить или даже перезарядить их, и машина разрядится или изменит свою полярность. Во избежание этого Поггендорф присоединил к машине так называемый, диаметральный кондуктор — изолированный проводник, расположенный симметрично на оси, под углом к главному кондуктору. При нормальном действии машины он не играет роли, но в указанном случае разноименно заряженные половины кругов благодаря ему приходят в нейтральное состояние до их подхода к кисточкам b и а, а потому обкладки предохраняются от разряжения или перезаряжения. Машина Уимшерста (фиг. 3) принадлежит к тому же типу самовозбуждающихся машин. Оба ее стеклянных круга вращаются в противоположные стороны. Наружные стороны стекол снабжены оловянными полосами, расположенными радиально. У каждого круга ее имеется свой диаметральный кондуктор. Действие этой машины схоже с действием машины Фосса. Части кругов, расположенные против одной и той же гребенки, будут наэлектризованы одинаково, но так как круги вращаются в разные стороны, то прочие противолежащие части их будут иметь заряды разноименные. Из электрофорных машин упомянем еще машины Теплова, дающие прекрасные результаты (Хвольсон, «Популярные лекции об электр.», 1886, стр. 35).

Brockhaus-Efron Electric Machine 3.jpg

Разность напряжений, получаемая в Э. машинах, зависит от расстояний между отдельными частями машины, от сорта стекла (проводимости его) и от атмосферных условий. Чтобы держать машины постоянно в сухой атмосфере, их прикрывают ящиками, внутри которых ставят высушивающие вещества, как, напр., хлористый кальций, серную кислоту. Э. машина с одним подвижным кругом дает разрядный ток максимум в 10 микроампер. Для усиления действия машины делаются иногда с большим числом кругов; так, существуют машины Теплера, имеющие 20—60 стеклянных кругов, помещенных на общей оси. Машина с 20 кругами диаметром в 26 см при 22 оборотах в секунду дает разрядный ток в 0,0081 амп. и напряжение около 75000 вольт. При 60 кругах в 30 см диаметром и 20 оборотах в секунду можно получить ток в 0,02 амп. и разность потенциалов в 100000 вольт. Сила тока зависит от скорости вращения (Stark, «Die Elektricität in Gasen»). Кроме научных целей, Э. машины употребляются еще в медицине, для электризации, называемой «франклинизацией». Подробности об Э. машине см. в полных курсах электричества, Жубер, «Основы учения об электричестве» (перев. под редакцией Столетова); Wüllner, «Lehrbuch der Experimentalphysik» (т. III); Wiedemann, «Die Lehre von der Elektricität» (т. I).