Электрофорная машина: принцип работы

Электрофорная машина - это устройство для разделения и анализа молекул с помощью электрического поля. В основе ее работы лежит явление электрофореза. С помощью этой машины можно эффективно разделять различные биологические молекулы для их дальнейшего изучения.

В данной статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип работы электрофорной машины, ее основные элементы и их функции. Также изучим, как с ее помощью проводится анализ биологических молекул и какие задачи можно решать.

Принцип работы электрофорной машины

Электрофорная машина предназначена для получения высокого постоянного напряжения. Она использует явление электростатической индукции. В машине есть два и более соосных диска из изоляционного материала с нанесенными на них проводящими секторами. Диски вращаются навстречу друг другу с равными скоростями.

В начальный момент секторы дисков имеют небольшие заряды разного знака. При вращении заряды наращиваются за счет работы против сил электростатического притяжения секторов. Когда сектор одного диска оказывается напротив заряженного сектора другого диска, происходит разделение зарядов в цепи, соединяющей секторы. Таким образом, положительный и отрицательный заряды переносятся в противоположных направлениях.

При дальнейшем вращении заряды на дисках нарастают. Секторы периодически разряжаются при контакте со щетками, отдавая заряд во внешнюю цепь. Затем они вновь заряжаются противоположным зарядом от соседних секторов. Таким образом, происходит генерация высокого постоянного напряжения.

электрофорная машина это

Устройство электрофорной машины

Основными элементами электрофорной машины являются два или более диска из диэлектрического материала, на поверхности которых нанесены изолированные друг от друга проводящие секторы. Диски установлены на общей оси и могут вращаться в противоположных направлениях с помощью ременной или зубчатой передачи, приводимой в действие ручкой или электродвигателем.

Проводящие секторы дисков через щетки и регулируемые сопротивления подключаются к накопителям электрического заряда - обкладкам конденсаторов (чаще всего лейденских банок). Лейденские банки служат для накопления и хранения полученного электрического заряда. Они могут быть соединены между собой или с внешней нагрузкой.

Для извлечения электрической энергии из машины и наблюдения электрических разрядов используются специальные электроды - разрядники. Они представляют собой металлические шары или острия, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга. Иногда разрядники делают подвижными для регулирования расстояния между ними.

Для защиты от случайных разрядов высокого напряжения электрофорная машина помещается в изолирующий кожух. Это обеспечивает электробезопасность и предотвращает потери энергии при работе устройства.

Основные элементы электрофорной машины

К основным элементам электрофорной машины относятся:

  • Диски - изготавливаются из изоляционного материала (стекла, эбонита, пластмассы) с нанесенными на поверхность проводящими секторами из фольги или листового металла.
  • Вал - служит осью вращения дисков. Изготавливается из металла или дерева.
  • Подшипники - устанавливаются на вал и обеспечивают вращение дисков с минимальным трением.
  • Щетки - металлические гребни, контактирующие с секторами дисков. Служат для снятия и подачи заряда.
  • Передаточный механизм - обеспечивает вращение дисков с одинаковой скоростью в противоположных направлениях.

Также в конструкцию входят лейденские банки для накопления заряда, разрядники, изолирующий корпус и устройство для привода дисков (ручка, электродвигатель). Все элементы должны быть надежно закреплены и электрически изолированы друг от друга.

электрофорная машина принцип работы

Области применения электрофорной машины

Электрофорные машины нашли применение:

  • В учебных целях - для демонстрации и изучения явлений электростатики, закономерностей накопления и перераспределения электрических зарядов.
  • В научных исследованиях - для получения высоких постоянных напряжений и изучения электрических разрядов в газах, свойств диэлектриков.
  • В медицине - для проведения электротерапевтических процедур.
  • В технике - для испытания изоляции, исследования электропроводимости материалов.
  • В развлекательных целях - для создания небольших «молний» и разрядов.

Однако в настоящее время электрофорные машины в основном имеют историческое значение и используются только в учебных и демонстрационных целях, поскольку их параметры уступают современным источникам электроэнергии.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментариев 1
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
0
спасибо
Копировать ссылку
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.