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 ocтрия 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.

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 А 1 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 А 1 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 В 1 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.

Фиг. 3.

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).

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 Elektricit ä t 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); W ü llner, "Lehrbuch der Experimentalphysik" (т. III); Wiedemann, "Die Lehre von der Elektricit ä t" (т. I).

И. Л.