Malfermi la ĉefan menuon
La elektroforo.

En la eksperimenta fiziko, la elektroforo estas elektrostatika generatoro de kapacitanca tipo formita de kondensilo el simpla telero, operaciita mane. Produktas elektrostatikajn ŝargojn per procezo de elektrostatika indukto.

La unua electroforo estis elpensita en 1762 de la sveda fizikisto Johan Carl Wilcke (1732-1796). Poste la itala scienculo Alessandro Volta perfektigis kaj popularigis ĉi tiun mekanismon en 1775, kio portis akrediti lin erare ĝia invento. Volta estis la kreinto de la termino electroforo de la greka ήλεκτρον ('élektron'), kaj φέρω ('phero'), tio estas, portanto de elektro.

Aliaj generatoroj de statika elektro, kiuj uzas la saman principon de elektrostatika indukto estas la maŝino de Wimshurst kaj la generatoro de Van de Graaff.

Skemo de la elektroforoRedakti

La celo de la elektroforo estas ŝargi pozitive diskon de konduktiva materialo.

Estas formita de:

  • Disko de konduktiva materialo, ĝenerale metala, kun izola tenilo por subteni ĝin (en la supera desegno oni vidas la tenilon, en la skemoj sube ne estas reprezentita);
  • Disko de izola materialo. En la originala versio estis disko de rezino;
  • Felo de kato (en la originala versio), felo de kuniklo, aŭ simpla ŝtofo de lano bone seka.

FunkciadoRedakti

 
Skemo de funkciado de la elektroforo

La electroforo funkcias je la sekva maniero (vidu la unuopaj paŝoj en la figuro).

  1. Unue, oni frotas la superan surfacon de la izola disko kun la felo aŭ kun la ŝtofo de lano. Tiel la surfaco iĝas ŝargita negative per frotado. Kiam la izolilo estas ŝargita, oni alproksimiĝas la metalan diskon subtenante ĝin per la izola tenilo.  Tiel kaj la konduktiva disko kaj izola disko  polariziĝas, puŝante la negativajn ŝargojn de la konduktanto al la supera surfaco kiel konsekvenco de la repuŝo aplikita de la negativaj ŝarĝoj kiuj troviĝas sur la surfaco de la izola materialo.
  2. Oni metas la metalan  diskon sur la izolilon. La izolilo havas tro multe da negativa ŝargo kaj sekve ĝia potencialo estas negativa. La neŭtra metala disko kuŝas sur la izoloilo kaj sekve ankaŭ ĝia potencialo estas negativa.
  3. Oni konektas la konduktivan diskon al tero (se oni ne havas ion kiu utilas kiel terkonekto, sufiĉas tuŝi la diskon kun fingro). Ĉar la potencialo de la tero egalas al 0 V kaj la metala disko havas negativan potencialon, la disko inklinas perdi negativan ŝarĝon. Estiĝas fluo de negativa ŝargo (elektronoj) de la disko al la tero, kiu ĉesas kiam ankaŭ la potencialo de la disko egalas 0 V. Tio okazas kiam la disko restas ŝargita pozitive tiel ke lia pozitiva potencialo nuliĝas kun la negativa generita de la izolilo. Dirite alimaniere per la konekto al tero oni nuligas la potencialon de la supra surfaco de la izola disko.
  4. Oni malkonektas la metalan diskon de la tero.  Ĝia elektra potencialo daŭre restas de 0 V.
  5. Oni disigas la metalan diskon de la izolilo, tenante ĝin per la izola tenilo, pro tio ke se ĝi tuŝis sin la disko kun la mano, en la momento ke ĝi malproksimiĝis la disko de la izola plakaĵo, la potencialo de la disko pasus de 0 5a al pozitiva potencialo, kun kio elektronoj de la korpo pasus al la disko, malŝarĝante ĝin. Ĉi tiu ago malproksimigi la diskon de la izola materialo ŝarĝita estas kiu induktos en la metala disko ŝarĝon de iuj miloj da voltoj.

Nun la metala disko restas ŝargita pozitive; se ĝi havas sufiĉan ŝargon kaj oni alproksimigas fingron al la disko sen tuŝi ĝin, oni vidos ke estiĝas fajrero inter la fingro kaj la disko, kiu restos tiel malŝargita.

La ŝargo de la metala disko povas esti uzata por diversaj eksperimentoj. Ekzemple, se oni metas la diskon en kontakto kun izolita konduktanto, oni povas montri ke la ŝarĝo povas esti transportita tra distanco. Ĉar la statika ŝargo kiun la dielektrika bazo akiris por frotado ne perdiĝas dum la procezo de ŝargado de la kondukta disko, ĉi tiu povas esti ŝargata multfoje sen neceso froti denove la izolan diskon. Ĉi tio estas tiel, ĉar la energio uzita por ŝargi la diskon ne estas havigita de la ŝargo de la dielektrika bazo, sed por la mekanika laboro disigi la diskon de la bazo. Tial Volta nomis ĝin elettroforo porĉiama. Fakte, ĉu oni uzas ĝin aŭ ne, la ŝargo de la dielektrika bazo iom post iom perdiĝas malrapide laŭlonge de la horoj aŭ tagoj, ĉefe se estas  la relativahumideco. La kaŭzo estas la rekombino de la ŝargoj sur la disko kun la eroj de la atmosfero kiuj posedas ŝargon de kontraŭa signo.

La germana scienculo Georg Christoph Lichtenberg konstruis en 1777 unu el la plej grandaj elektroforoj. Ĝi havis preskaŭ du metrojn da diametro. Por levi kaj mallevi la metalan diskon necesis sistemo de pulioj. Estas raportitaj fajreroj kun longo ĝis 38 cm (preskaŭ 400 000 voltoj). Lichtenberg uzis ĉi tiujn malŝargojn por krei strangajn disbranĉigitajn arbosimilajn desegnojn, konataj kiel Figuroj de Lichtenberg.

Malmultaj aliaj izolaj materialoj, kiel iuj specialaj vitroj, povas produkti tensiojn de kontraŭa poluseco.

ReferencojRedakti

  • Pancaldi, Giuliano (2003). Volta, Science and Culture in the Age of Enlightenment. Princeton Univ. Press. ISBN 0691122261. , P.73-105. En la angla. La 'invento' de Volta de la elektroforo.
  • Jones, Thomas B. (July de 2007). «Electrophorus and accessories». Thomas B. Jones website. Univ. Of Rochester. Konsultita la 27an de decembro 2007.  La referenco uzas malaktualajn parametrojn hel
  • Schiffer, Michael Brian (2003). Draw the Lightning Down:Benjamin Franklin and electrical technology in the Age of Enlightenment. Univ. Of Kalifornio Press. ISBN 0520238028.  P.55-57. En la angla. Lokas la elektroforon en la historio de la elektrostatiko, sed ankaŭ ne mencias la kontribuon de Wilcke.
  • «Electrophorus». Encyclopaedia Britannica, 11th Ed. 9. The Encyclopaedia Britannica Publishing Co. 1910. P. 237. Konsultita la 27an de decembro 2007. 

Vidu ankaŭRedakti