Machine électrophorétique de Goltz

La période historique des recherches expérimentales les plus actives dans le domaine des phénomènes électriques est associée à l'apparition des premiers machines électrostatiques, dont l'action permettait d'obtenir de l'énergie électrique grâce à l'exécution d'un travail mécanique.

Le travail mécanique consistait en la rotation de certaines parties de la machine, dans laquelle les forces d'attraction (opposées) et de répulsion (du même nom) des charges électriques, qui étaient présentes sur les éléments électrifiés de la machine, étaient vaincues.

Les expériences avec de telles machines ont contribué à une meilleure compréhension par les chercheurs de l'époque de la nature même de l'électricité et des principes des interactions électriques.

Création de la première machine à friction électrostatique les historiens attribuent au scientifique allemand Otto de Gerike, qui en 1650 a créé un tel appareil pour la première fois. C'était une machine dont le travail était basé sur le phénomène alors déjà connu d'électrification des corps par frottement. Les machines à friction présentent cependant un inconvénient important : leur fonctionnement nécessite l'application de forces mécaniques importantes.

Contrairement aux machines à friction créées plus tard machines électrophoriques (induction) étaient privés de cet inconvénient, car pour obtenir de l'énergie électrique, ils n'avaient pas besoin d'un contact direct des parties électrifiées avec l'inducteur (avec la partie qui a provoqué l'électrification).

Ainsi, la première machine électrophorique, c'est-à-dire une machine électrostatique qui ne nécessite pas de frottement mutuel de ses pièces pour obtenir l'électrification, a été construite en 1865 par un physicien allemand August Tepler… L'inventeur était d'avis que ce sont les machines d'électrophorèse qui permettraient de produire efficacement de l'électricité grâce à la conversion de l'énergie mécanique.

A l'époque, un physicien allemand Wilhelm Goltz (Holtz allemand), indépendamment de Toepler, a conçu une machine électrophorétique plus simple et plus efficace qui produisait une grande différence de potentiel et pouvait même servir de source de courant continu pour l'éclairage. Les machines de Goltz sont devenues les premières machines d'électrophorèse à apparaître dans les salles de classe des établissements d'enseignement.

Pièces principales de la machine de Goltz — deux disques de verre et des peignes métalliques destinés à évacuer la charge. L'un des disques est fixe et l'autre peut tourner. Les disques sont montés sur un axe commun. Dans l'une des expositions du musée, le disque fixe mesure 100 cm de diamètre, tandis que le disque rotatif mesure 94 cm.

Le disque fixe repose sur une plaque d'ébonite et est soutenu en position verticale par des cercles d'ébonite sur des supports isolants. Des fenêtres sont découpées sur le disque fixe, au dos duquel sont collés des secteurs de papier incomplets appelés cadres.

Les lunettes se terminent par des languettes de papier dont les bords avant pointus pointent vers le disque mobile et sont légèrement incurvés.Les disques, cadres et languettes sont enduits de gumilac (substance résineuse).

Des peignes en laiton sont montés le long du diamètre horizontal du disque mobile, devant, sur chacun de ses côtés. Ces peignes sont reliés à des fils de laiton correspondants, aux extrémités desquels se trouvent des boules conductrices, à travers lesquelles passent des tiges de laiton, se terminant par des boules à l'intérieur, avec des poignées en bois (isolantes) à l'extérieur. Les bâtons peuvent être déplacés en écartant ou en rapprochant les balles.

Les bocaux Leyden (avec plaques intérieures) peuvent être reliés aux conducteurs dont les plaques extérieures sont reliées entre elles par un fil. Deux poteaux en laiton à l'avant de la machine sont utilisés pour connecter les fils ; les boules peuvent être appuyées contre ces poteaux en inclinant simplement les fils.

Le disque avant est mis en rotation au moyen d'une transmission par courroie et d'un système de galets reliés à une poignée avec laquelle l'expérimentateur actionne ce mécanisme. Cependant, avant de commencer à travailler avec la machine, il est nécessaire d'électrifier les secteurs de papier (cadres) avec des charges opposées (nous les noterons p + et p-).

Ces cadres, qui sont chargés, du fait du phénomène d'induction électrostatique, vont agir sur le disque en rotation, et le disque va à son tour agir sur les peignes O et O'.

Lorsque le disque tourne, le cadre (dans la fenêtre F) avec une charge p + provoquera (induira) une charge négative à l'arrière du disque rotatif m et une charge de même signe sera attirée vers la crête O, à nouveau en raison au phénomène d'induction électrostatique. Une partie du disque m' recevra une charge négative du peigne O, et le peigne O lui-même, ainsi que son conducteur C et la bille r, seront donc chargés positivement.

Ainsi, le disque est électrifié négativement sur ses deux côtés (aux endroits m et m'), et le fil du côté gauche de la voiture est positif. Le disque continue de tourner et maintenant des parties de sa surface m et m' atteignent la fenêtre F' située sur le disque immobile à droite.

L'influence de la crémaillère avec une charge négative p installée ici est amplifiée par la surface m', ce qui signifie qu'une charge positive sera attirée de la crête O' vers le disque. En conséquence, le fil C' et la bille r' seront chargés négativement. La surface m reçoit une charge positive attirée par l'arête. Le disque continue de tourner et le cycle se répète.

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