Электростатическая машина

 

- - — -- №-113383

Класс 21d, 13

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. И. Кукарин, Б. С. Савашкевич

ЭЛ ЕКТРОСТАТИЧ ЕСКАЯ МАШ И НА

Заявлено 1I ноября 1957 г. за М 586416 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Известные электростатические машины, действие которых основано на возбуждении электрических зарядов при соприкосновении электропро водного элемента с диэлектрическим элементом, содержат два диэлектрических элемента, выполненных из разных материалов (например плексигласа и тефлона) для получения зарядов разных знаков.

В описываемой машине электропроводный элемент взаимодействует поочередно с указанными двумя диэлектрическими элементами, что повышает электрическую мощность машины на единицу ее веса и объема.

На фиг. 1 изображена схема генерирования постоянного тока при возвратно-поступательном движении электропроводного элемента; на фиг. 2 — то же при вращательном движении электропроводного элемента; на фиг. 3 — схема генерирования переменного тока при вращательном движении диэлектрических элементов.

Как видно из фиг. 1, при перемещении металлической пластинки 1 с одного диэлектрика 2 на другой 8 происходит накопление электрических зарядов на их поверхностях или процесс эффективного самовозбуждения индуктора. При достижении предельной плотности зарядов на поверхностях индуктора наступает режим насыщения. Когда металлическая пластинка 1 находится на положительно заряженной поверхности плексигласа 2, под действием электрического поля в ней происходит разделение зарядов; при этом положительный «свободный» заряд при соприкосновении пластинки 1 с контактом К1 стекает на одну из обкладок конденсатора С, а отрицательный «связанный» заряд остается на пластинке. После перемещения пластинки 1 на поверхность тефлона 8, этот отрицательный заряд становится «свободным». Кроме того, под действием электрического поля заряженной поверхности тефлона вновь происходит разделение зарядов в металлической пластинке, «связывается» часть положительных зарядов, и общее количество отрицательвого «свободного» заряда как бы удваивается (если поверхностная плотность зарядов на диэлектриках одинакова) . При соприкосновении пластинки 1 с контактом Кя отрицательный заряд стекает с нее на вторую обкладку конденсатора, а положительный «связанный» заряд остается на ней Таким образом, при следующем касании контакта К> с пластинки уже стекает удвоенное количество положительного заряда, по сравнению с первым случаем, т. е. осуществляется использование разделенных зарядов металлической пластинки обоих знаков.

Если вместо конденсатора подключить сопротивление, то при перемещении пластинки 1 от одного контакта к другому через него потечет постоянный по знаку и пульсируюший по величине ток. Средняя величина тока пропорциональна площади соприкосновения, частоте перемещения металлической пластинки и плотности зарядов на поверхностях диэлектриков.

Процесс генерирования постоянного тока можно осуществить также путем вращательного движения электропроводного элемента (см. фиг. 2).

Б этом случае необходимо обеспечить вращение одной или двух металлических пластин 1 на поверхности составного диска из двух диэлектриков 2 и 8 и установить токосъемные контакты. Такой процесс эквивалентен генерированию постоянного тока коллекторной машиной с магнитной цепью. Роль электромагнитной возбуждающей системы здесь играет электростатический двухполюсный индуктор, а роль обмоток — металлические пластины, в которых индуктируются заряды противоположных знаков. Такая машина может быть выполнена многополюсной. Для этого необходимо лишь изготовить диск с чередующимися секторами из плексигласа и тефлона или других подходящих материалов, как например: ацетобутирата или триацетата целлюлозы («положительные» диэлектрики); резины, полихлорвинила, полистирола и эбонита («отрицательные» диэлектрики). Сравнительно невысокое сопротивление изоляции некоторых из них не является препятствием к их использованию, так как в результате непрерывного подвозбуждения происходит компенсация утекающих с их поверхностей зарядов.

По схеме фиг. 3 осуществляется генерирование переменного тока.

В отличие от схемы фиг. 2 здесь отсутствуют скользящие выпрямляющие контакты и подвижным элементом служит составной диск из диэлектриков 2 — 3 (двухполюсный индуктор). Процесс накопления электрических зарядов на диэлектриках протекает таким же образом. Нагрузка подключается между металлическими пластинками 1. При вращении индуктора через нагрузку протекает ток в обоих направлениях. Величина амплитуды переменного тока в установившемся режиме пропорциональна плотности зарядов на диэлектрике и поверхности соприкосновения пластин, а частота тока равна числу оборотов диска в секунду.

Конструкции описанной электростатической машины могут найти применение в переносных и стационарных установках, где необходимы высокие напряжения при небольшом потреблении тока, в частности, в дозиметрических приборах, а также для наглядной демонстрации электростатических процессов взамен используемых для этих целей громоздких и дорогостоящих электростатических процессов и машин Теплера, Гольтц-Вимшерста и др.

Предмет изоб р ете н ия

Электростатическая машина, основанная на возбуждении электрических зарядов при соприкосновении электропроводного элемента (или элементов) с диэлектрическим элементом и содержащая два диэлектрических элемента, выполненных из разных материалов (например плексигласа и тефлона) для получения разных знаков, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения электрической мощности машины на единицу ее веса и объема, электропроводный элемент поочередно взаимодействует с указанными двумя диэлектрическими элементами.