इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर: Difference between revisions

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=== विम्सहर्स्ट मशीन ===
=== विम्सहर्स्ट मशीन ===
{{Main|Wimshurst machine}}
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[[File:Wimshurst.jpg|thumb|एक छोटी Wimhurst मशीन]]1878 में, ब्रिटिश आविष्कारक [[ जेम्स विम्सहर्स्ट ]] ने इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर के बारे में अपना अध्ययन शुरू किया, होल्ट्ज मशीन में सुधार करते हुए, कई डिस्क के साथ एक शक्तिशाली संस्करण में। शास्त्रीय [[ विम्सहर्स्ट मशीन ]], जो प्रभाव मशीन का सबसे लोकप्रिय रूप बन गया, 1883 तक वैज्ञानिक समुदाय को सूचित किया गया था, चूंकि  बहुत समान संरचनाओं वाली पिछली मशीनों को पहले होल्ट्ज़ और मुसियस द्वारा वर्णित किया गया था। 1885 में, अब तक की सबसे बड़ी विम्सहर्स्ट मशीनों में से एक इंग्लैंड में बनाई गई थी (यह अब [[ विज्ञान और उद्योग संग्रहालय (शिकागो) ]] में है)। विम्सहर्स्ट मशीन काफी सरल मशीन है; यह सभी प्रभाव वाली मशीनों की तरह काम करता है, आवेश के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के साथ, जिसका अर्थ है कि यह अधिक आवेश बनाने और जमा करने के लिए मामूली मौजूदा आवेश का भी उपयोग करता है, और इस प्रक्रिया को तब तक दोहराता है जब तक मशीन काम कर रही है। विम्सहर्स्ट मशीनें निम्न से बनी होती हैं: विपरीत घुमाव वाली पुली से जुड़ी दो इंसुलेटेड डिस्क, डिस्क के बाहर की तरफ़ की ओर छोटी प्रवाहकीय (सामान्यतः  धातु) प्लेटें होती हैं; दो डबल-एंडेड ब्रश जो आवेश स्टेबलाइजर्स के रूप में काम करते हैं और वह स्थान भी है जहां इंडक्शन होता है, जिससे एकत्र किए जाने वाले नए आवेश बनते हैं; कलेक्टिंग कंघों के दो जोड़े, जैसा कि नाम से पता चलता है, मशीन द्वारा उत्पादित विद्युत आवेश के संग्राहक; दो लेडेन जार, मशीन के संधारित्र ; इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी, आरोपों के हस्तांतरण के लिए जब वे पर्याप्त रूप से जमा हो जाते हैं। विम्सहर्स्ट मशीन की सरल संरचना और घटक इसे घरेलू इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रयोग या प्रदर्शन के लिए एक सामान्य पसंद बनाते हैं, ये विशेषताएं ऐसे कारक थे जिन्होंने इसकी लोकप्रियता में योगदान दिया, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था।<ref>{{cite web|last=De Queiroz|first=A. C|title=Operation of the Wimshurst Machine|year=2014|url=http://www.coe.ufrj.br/~acmq/whyhow.html}}
[[File:Wimshurst.jpg|thumb|एक छोटी Wimhurst मशीन]]1878 में, ब्रिटिश आविष्कारक [[ जेम्स विम्सहर्स्ट ]] ने इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर के बारे में अपना अध्ययन शुरू किया, होल्ट्ज मशीन में सुधार करते हुए, कई डिस्क के साथ एक शक्तिशाली संस्करण में। शास्त्रीय [[ विम्सहर्स्ट मशीन ]], जो प्रभाव मशीन का सबसे लोकप्रिय रूप बन गया, 1883 तक वैज्ञानिक समुदाय को सूचित किया गया था, चूंकि  बहुत समान संरचनाओं वाली पिछली मशीनों को पहले होल्ट्ज़ और मुसियस द्वारा वर्णित किया गया था। 1885 में, अब तक की सबसे बड़ी विम्सहर्स्ट मशीनों में से एक इंग्लैंड में बनाई गई थी (यह अब [[ विज्ञान और उद्योग संग्रहालय (शिकागो) ]] में है)। विम्सहर्स्ट मशीन काफी सरल मशीन है; यह सभी प्रभाव वाली मशीनों की तरह काम करता है, आवेश के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के साथ, जिसका अर्थ है कि यह अधिक आवेश बनाने और जमा करने के लिए मामूली मौजूदा आवेश का भी उपयोग करता है, और इस प्रक्रिया को तब तक दोहराता है जब तक मशीन काम कर रही है। विम्सहर्स्ट मशीनें निम्न से बनी होती हैं: विपरीत घुमाव वाली पुली से जुड़ी दो इंसुलेटेड डिस्क, डिस्क के बाहर की तरफ़ की ओर छोटी प्रवाहकीय (सामान्यतः  धातु) प्लेटें होती हैं; दो डबल-एंडेड ब्रश जो आवेश स्टेबलाइजर्स के रूप में काम करते हैं और वह स्थान भी है जहां इंडक्शन होता है, जिससे एकत्र किए जाने वाले नए आवेश बनते हैं; कलेक्टिंग कंघों के दो जोड़े, जैसा कि नाम से पता चलता है, मशीन द्वारा उत्पादित विद्युत आवेश के संग्राहक; दो लेडेन जार, मशीन के संधारित्र ; इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी, आरोपों के हस्तांतरण के लिए जब वे पर्याप्त रूप से जमा हो जाते हैं। विम्सहर्स्ट मशीन की सरल संरचना और घटक इसे घरेलू इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रयोग या प्रदर्शन के लिए एक सामान्य पसंद बनाते हैं, ये विशेषताएं ऐसे कारक थे जिन्होंने इसकी लोकप्रियता में योगदान दिया, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था।<ref>{{cite web|last=De Queiroz|first=A. C|title=Operation of the Wimshurst Machine|year=2014|url=http://www.coe.ufrj.br/~acmq/whyhow.html}}
* {{cite web|last=MIT|title=MIT Physics Demo -- The Wimshurst Machine|website=[[YouTube]] |year=2010|url= https://www.youtube.com/watch?v=Zilvl9tS0Og| archive-url=https://web.archive.org/web/20130320163625/http://www.youtube.com/watch?v=Zilvl9tS0Og&gl=US&hl=en| archive-date=2013-03-20 | url-status=dead}}
* {{cite web|last=MIT|title=MIT Physics Demo -- The Wimshurst Machine|website=[[YouTube]] |year=2010|url= https://www.youtube.com/watch?v=Zilvl9tS0Og| archive-url=https://web.archive.org/web/20130320163625/http://www.youtube.com/watch?v=Zilvl9tS0Og&gl=US&hl=en| archive-date=2013-03-20 | url-status=dead}}
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=== [[ कबूतर मशीन | पिजन मशीन]] ===
=== [[ कबूतर मशीन | पिजन मशीन]] ===
1898 में, पिजन मशीन को डब्ल्यू आर पिजन द्वारा एक अद्वितीय सेटअप के साथ विकसित किया गया था। उस वर्ष 28 अक्टूबर को, प्रभाव मशीनों (दशक की शुरुआत में) की कई वर्षों की जांच के बाद पिजन ने इस मशीन को फिजिकल सोसाइटी को प्रस्तुत किया। डिवाइस को बाद में दार्शनिक पत्रिका (दिसंबर 1898, पृष्ठ 564) और विद्युत समीक्षा (वॉल्यूम। XLV, पृष्ठ 748) में रिपोर्ट किया गया था। एक Pidgeon मशीन में निश्चित इंडिकेटर्स होते हैं जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन को बढ़ाते हैं (और इसका इलेक्ट्रिकल आउटपुट इस प्रकार की विशिष्ट मशीनों की तुलना में कम से कम दोगुना होता है [सिवाय इसके कि जब यह ओवरटैक्स हो])। पीजन मशीन की आवश्यक विशेषताएं हैं, एक, घूर्णन समर्थन का संयोजन और उत्प्रेरण आवेश के लिए निश्चित समर्थन, और, दो, मशीन के सभी भागों का बेहतर इन्सुलेशन (लेकिन विशेष रूप से जनरेटर के वाहक)। पिजन मशीन एक विम्सहर्स्ट मशीन और वॉस मशीन का एक संयोजन है, जिसमें आवेश लीकेज की मात्रा को कम करने के लिए विशेष सुविधाओं को अनुकूलित किया गया है। इस प्रकार की सर्वश्रेष्ठ मशीनों की तुलना में पिजन मशीनें खुद को अधिक आसानी से उत्तेजित करती हैं। इसके अतिरिक्त , पिजन ने संलग्न क्षेत्रों के साथ उच्च वर्तमान ट्रिपलक्स सेक्शन मशीनों (या एकल केंद्रीय डिस्क वाली डबल मशीन) की जांच की (और इस प्रकार की मशीन के लिए ब्रिटिश पेटेंट 22517 (1899) प्राप्त किया)।
1898 में, पिजन मशीन को डब्ल्यू आर पिजन द्वारा एक अद्वितीय सेटअप के साथ विकसित किया गया था। उस वर्ष 28 अक्टूबर को, पिजन ने इस मशीन को दशक की शुरुआत में प्रभावी मशीनों की कई वर्षों की जांच के बाद फिजिकल सोसाइटी को प्रस्तुत किया। डिवाइस को बाद में दार्शनिक पत्रिका दिसंबर 1898, पृष्ठ 564 और विद्युत समीक्षा वॉल्यूम। एक्सएलवी, पृष्ठ 748 में रिपोर्ट किया गया था। एक पिजन मशीन में निश्चित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्टर्स होते हैं जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन इफेक्ट को बढ़ाते हैं और इसका इलेक्ट्रिकल आउटपुट इस प्रकार की विशिष्ट मशीनों की तुलना में कम से कम दोगुना होता है, सिवाय इसके कि जब यह ओवरटैक्स हो। पीजन मशीन की आवश्यक विशेषताएं हैं, एक, घूर्णन समर्थन का संयोजन और उत्प्रेरण आवेश के लिए निश्चित समर्थन, और, दो, मशीन के सभी भागों का बेहतर इन्सुलेशन लेकिन विशेष रूप से जनरेटर के वाहक के रूप में होता है। पिजन मशीन एक विम्सहर्स्ट मशीन और वॉस मशीन का एक संयोजन है, जिसमें आवेश लीकेज की मात्रा को कम करने के लिए विशेष सुविधाओं को अनुकूलित किया गया है। इस प्रकार की सर्वश्रेष्ठ मशीनों की तुलना में पिजन मशीनें खुद को अधिक आसानी से उत्तेजित करती हैं। इसके अतिरिक्त पिजन ने संलग्न क्षेत्रों के साथ उच्च वर्तमान ट्रिपलक्स सेक्शन मशीनों या एकल केंद्रीय डिस्क वाली डबल मशीन की जांच की और इस प्रकार की मशीन के लिए ब्रिटिश पेटेंट 22517 1899 में प्राप्त किया।


20वीं शताब्दी के अंत में मल्टीपल डिस्क मशीन और ट्रिपलेक्स इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन (तीन डिस्क वाले जनरेटर) भी बड़े पैमाने पर विकसित किए गए थे। 1900 में, F. Tudsbury ने पाया कि [[ संपीड़ित हवा ]], या बेहतर, [[ कार्बन डाइऑक्साइड ]] युक्त एक धातु कक्ष में एक जनरेटर को संलग्न करने से, संपीड़ित गैसों के विद्युत इन्सुलेशन ने संपीड़ित के ब्रेकडाउन वोल्टेज में वृद्धि के कारण प्राप्त होने वाले प्रभाव को काफी बेहतर बना दिया। गैस, और प्लेटों और इंसुलेटिंग सपोर्ट में रिसाव को कम करना। 1903 में, [[ अल्फ्रेड वेहरसेन ]] ने एक इबोनाइट रोटेटिंग डिस्क का पेटेंट कराया जिसमें डिस्क की सतह पर बटन संपर्कों के साथ एम्बेडेड सेक्टर थे। 1907 में, [[ हेनरिक वोमेल्सडॉर्फ ]] ने इस डिस्क और सेल्युलाइड प्लेट्स (DE154175; [[ वेहरसेन मशीन ]]) में एम्बेडेड [[ प्रारंभ करनेवाला ]]्स का उपयोग करके होल्ट्ज़ मशीन की भिन्नता की सूचना दी। वोमेल्सडॉर्फ ने कई उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर भी विकसित किए, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध उनकी कंडेनसर मशीनें (1920) थीं। ये सिंगल डिस्क मशीनें थीं, जो किनारों पर एक्सेस किए गए एम्बेडेड सेक्टरों के साथ डिस्क का उपयोग करती थीं।
20वीं शताब्दी के अंत में मल्टीपल डिस्क मशीन और ट्रिपलेक्स इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन तीन डिस्क वाले जनरेटर भी बड़े पैमाने पर विकसित किए गए थे। सन् 1900 में एफ टडस्बरी ने पाया कि   [[संपीड़ित हवा]] वाले धातु कक्ष में एक जनरेटर को बंद करके या बेहतर[[ कार्बन डाइऑक्साइड ]] संपीड़ित गैसों के इन्सुलेट गुणों ने संपीड़ित गैस के भंजन वोल्टेज में वृद्धि के कारण प्राप्त होने वाले प्रभाव को काफी बेहतर बना दिया। गैस, और प्लेटों और इंसुलेटिंग सपोर्ट में रिसाव को कम कर दिया गया। 1903 में, [[ अल्फ्रेड वेहरसेन ]] ने एक इबोनाइट रोटेटिंग डिस्क का पेटेंट कराया जिसमें डिस्क की सतह पर बटन संपर्कों के साथ एम्बेडेड सेक्टर के रूप में होते थे। 1907 में, [[ हेनरिक वोमेल्सडॉर्फ ]] ने इस डिस्क और सेल्युलाइड प्लेट्स (डीइ154175 [[ वेहरसेन मशीन |वेहरसेन मशीन]]) में एम्बेडेड [[ वेहरसेन मशीन |वेहरसेन मशीन]] का उपयोग करके होल्ट्ज़ मशीन की भिन्नता की सूचना दी। वोमेल्सडॉर्फ ने कई उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर भी विकसित किए, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध उनकी कंडेनसर मशीनें (1920) थीं। ये सिंगल डिस्क मशीनें थीं, जो किनारों पर एक्सेस किए गए एम्बेडेड सेक्टरों के साथ डिस्क का उपयोग करती थीं।


==== वान डी ग्राफ ====
==== वान डी ग्राफ ====
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   | access-date = August 31, 2015|bibcode = 1933PhRv...43..149V }}</ref> पहला मॉडल अक्टूबर 1929 में प्रदर्शित किया गया था। वैन डी ग्रेफ मशीन में, एक इंसुलेटिंग बेल्ट इलेक्ट्रिक आवेश को एक इंसुलेटेड खोखले मेटल हाई वोल्टेज टर्मिनल के इंटीरियर तक पहुंचाता है, जहां इसे मेटल पॉइंट्स के एक सिरे से  टर्मिनल में स्थानांतरित किया जाता है। डिजाइन का लाभ यह था कि चूंकि टर्मिनल के आंतरिक भाग में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं था, टर्मिनल पर वोल्टेज कितना भी अधिक क्यों न हो बेल्ट पर आवेश टर्मिनल पर डिस्आवेश होता रहेगा। इस प्रकार मशीन पर वोल्टेज की एकमात्र सीमा टर्मिनल के बगल में हवा का [[ आयनीकरण ]]होता है। यह तब होता है जब टर्मिनल पर विद्युत क्षेत्र हवा की परावैद्युत शक्ति से लगभग 30 kV प्रति सेंटीमीटर अधिक हो जाता है। चूंकि उच्चतम विद्युत क्षेत्र तेज बिंदुओं और किनारों पर उत्पन्न होता है, इसलिए टर्मिनल को एक चिकने खोखले गोले के रूप में बनाया जाता है व्यास जितना बड़ा होगा वोल्टेज उतना ही अधिक होगा। पहली मशीन ने आवेश ट्रांसपोर्ट बेल्ट के रूप में पांच और डाइम स्टोर में खरीदे गए रेशम रिबन का उपयोग किया गया था।  और 1931 में एक पेटेंट उद्घाटन में 1,000,000 वोल्ट का उत्पादन करने में सक्षम संस्करण का वर्णन किया गया था।
   | access-date = August 31, 2015|bibcode = 1933PhRv...43..149V }}</ref> पहला मॉडल अक्टूबर 1929 में प्रदर्शित किया गया था। वैन डी ग्रेफ मशीन में, एक इंसुलेटिंग बेल्ट इलेक्ट्रिक आवेश को एक इंसुलेटेड खोखले मेटल हाई वोल्टेज टर्मिनल के इंटीरियर तक पहुंचाता है, जहां इसे मेटल पॉइंट्स के एक सिरे से  टर्मिनल में स्थानांतरित किया जाता है। डिजाइन का लाभ यह था कि चूंकि टर्मिनल के आंतरिक भाग में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं था, टर्मिनल पर वोल्टेज कितना भी अधिक क्यों न हो बेल्ट पर आवेश टर्मिनल पर डिस्आवेश होता रहेगा। इस प्रकार मशीन पर वोल्टेज की एकमात्र सीमा टर्मिनल के बगल में हवा का [[ आयनीकरण ]]होता है। यह तब होता है जब टर्मिनल पर विद्युत क्षेत्र हवा की परावैद्युत शक्ति से लगभग 30 kV प्रति सेंटीमीटर अधिक हो जाता है। चूंकि उच्चतम विद्युत क्षेत्र तेज बिंदुओं और किनारों पर उत्पन्न होता है, इसलिए टर्मिनल को एक चिकने खोखले गोले के रूप में बनाया जाता है व्यास जितना बड़ा होगा वोल्टेज उतना ही अधिक होगा। पहली मशीन ने आवेश ट्रांसपोर्ट बेल्ट के रूप में पांच और डाइम स्टोर में खरीदे गए रेशम रिबन का उपयोग किया गया था।  और 1931 में एक पेटेंट उद्घाटन में 1,000,000 वोल्ट का उत्पादन करने में सक्षम संस्करण का वर्णन किया गया था।


वैन डी ग्रैफ जनरेटर एक सफल कण त्वरक था, जो 1930 के दशक के उत्तरार्ध तक उच्चतम ऊर्जा का उत्पादन करता था जब [[ साइक्लोट्रॉन ]] ने इसे स्थानांतरित कर दिया था। खुली हवा वाली वैन डी ग्रैफ मशीनों पर वोल्टेज एयर '''ब्रेकडाउन''' द्वारा कुछ मिलियन वोल्ट तक सीमित है। प्रेशराइज्ड इंसुलेटिंग गैस के एक टैंक के अंदर जनरेटर को बंद करके लगभग 25 मेगावोल्ट तक के उच्च वोल्टेज प्राप्त किए गए। इस प्रकार के वान डे ग्रैफ कण त्वरक का अभी भी चिकित्सा और अनुसंधान में उपयोग किया जाता है। भौतिकी अनुसंधान के लिए अन्य विविधताओं का भी आविष्कार किया गया था, जैसे कि पेलेट्रॉन, जो आवेश परिवहन के लिए बारी बारी से इंसुलेटिंग और कंडक्टिंग लिंक के साथ एक श्रृंखला का उपयोग करता है।
वैन डी ग्रैफ जनरेटर एक सफल कण त्वरक था, जो 1930 के दशक के उत्तरार्ध तक उच्चतम ऊर्जा का उत्पादन करता था जब [[ साइक्लोट्रॉन ]] ने इसे स्थानांतरित कर दिया था। खुली हवा वाली वैन डी ग्रैफ मशीनों पर भंजन वोल्टेज द्वारा कुछ मिलियन वोल्ट तक सीमित है। प्रेशराइज्ड इंसुलेटिंग गैस के एक टैंक के अंदर जनरेटर को बंद करके लगभग 25 मेगावोल्ट तक के उच्च वोल्टेज प्राप्त किए गए। इस प्रकार के वान डे ग्रैफ कण त्वरक का अभी भी चिकित्सा और अनुसंधान में उपयोग किया जाता है। भौतिकी अनुसंधान के लिए अन्य विविधताओं का भी आविष्कार किया गया था, जैसे कि पेलेट्रॉन, जो आवेश परिवहन के लिए बारी बारी से इंसुलेटिंग और कंडक्टिंग लिंक के साथ एक श्रृंखला का उपयोग करता है।


स्थैतिक  विद्युत्  के सिद्धांतों को प्रदर्शित करने के लिए [[ विज्ञान संग्रहालय ]] और विज्ञान शिक्षा में सामान्यतः  छोटे वैन डी ग्राफ जनरेटर का उपयोग किया जाता है। एक लोकप्रिय प्रदर्शन यह है कि किसी व्यक्ति को इंसुलेटेड सपोर्ट पर खड़े होकर हाई वोल्टेज टर्मिनल को छूना है और उच्च वोल्टेज व्यक्ति के बालों को आवेश करता है, जिससे बाल सिर से बाहर खड़े हो जाते हैं।
स्थैतिक  विद्युत्  के सिद्धांतों को प्रदर्शित करने के लिए [[ विज्ञान संग्रहालय ]] और विज्ञान शिक्षा में सामान्यतः  छोटे वैन डी ग्राफ जनरेटर का उपयोग किया जाता है। एक लोकप्रिय प्रदर्शन यह है कि किसी व्यक्ति को इंसुलेटेड सपोर्ट पर खड़े होकर हाई वोल्टेज टर्मिनल को छूना है और उच्च वोल्टेज व्यक्ति के बालों को आवेश करता है, जिससे बाल सिर से बाहर खड़े हो जाते हैं।

Revision as of 02:20, 20 January 2023

Large metal sphere supported on a clear plastic column, inside of which a rubber belt can be seen. धातु की छड़ पर एक छोटा गोला समर्थित है। दोनों एक बेसप्लेट पर लगे होते हैं, जिस पर क्लास रूम प्रदर्शनों के लिए एक छोटी ड्राइविंग इलेक्ट्रिक मोटर होती है
12 चौगुनी सेक्टर-रहित विमशर्स्ट मशीन (बोनेटी मशीन)

इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर, या इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन, एक विद्युत जनरेटर होता है जो स्थैतिक विद्युत् का उत्पादन करता है,उच्च वोल्टेज और निम्न सतत धारा पर विद्युत उत्पादन करता है। गतिहीन विद्युत् का ज्ञान प्राचीन सभ्यताओं से होता आया है, लेकिन सहस्राब्दी के लिए यह रोचक और रहस्यपूर्ण घटना के रूप में बनी रही है। और अपने व्यवहार की व्याख्या करने के लिए एक सिद्धांत के बिना और अधिकांशतः चुंबकत्व से भ्रमित होता है। 17वीं शताब्दी के अंत तक अनुसंधानकर्ताओं ने घर्षण द्वारा विद्युत् उत्पादन करने के व्यावहारिक साधनों का विकास किया था, परंतु इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीनों का विकास 18वीं शताब्दी तक शुरू नहीं हुआ, जब वे नए विज्ञान के बारे में अध्ययन में मौलिक उपकरण बन गए थे।

इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर, यांत्रिक कार्य को विद्युत ऊर्जा में बदलते है, तथा विद्युत धाराओं के प्रयोग करने के लिए हस्तचालित या अन्य शक्ति का उपयोग करके संचालित होते हैं। हस्तचालित इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर में केवल विद्युत बलों का प्रयोग करते हुए दो चालकों द्वारा प्रदत्त विपरीत संकेतों के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभार विकसित होते हैं तथा विद्युत आवेश को उच्च संभावित इलेक्ट्रोड तक ले जाने के लिए गतिमान प्लेटों, ड्रमों या पट्टी का उपयोग करके काम करते हैं।

विवरण

इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीनों का उपयोग सामान्यतः विज्ञान कक्षाओं में विद्युत बलों और उच्च वोल्टेज घटना को सुरक्षित रूप से प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। प्राप्त किए गये संभावित वृद्धि का उपयोग विभिन्न प्रकार के व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए भी किया गया है, जैसे एक्सरे ट्यूब , कण त्वरक , स्पेक्ट्रोस्कोपी , चिकित्सा अनुप्रयोग, खाद्य बंध्यीकरण, तथा परमाणु भौतिकी प्रयोगों के लिए भी किया गया है। इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर जैसे कि वैन डी ग्रैफ जनरेटर, तथापेलेट्रॉन के रूप में विभिन्नता का उपयोग भौतिकी के अनुसंधान में होता है।

आवेश कैसे उत्पन्न होता है, इसके आधार पर इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जाता है

घर्षण मशीनें

इतिहास

ग्लास ग्लोब का उपयोग करने वाली विशिष्ट घर्षण मशीन, जो 18वीं शताब्दी में सामान्य थी
टायलर संग्रहालय में मार्टिनस वैन मारुम का बड़े इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर (टाइलर्स) टायलर)।

पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर को घर्षण मशीन कहा जाता है क्योंकि जनरेशन की प्रक्रिया में घर्षण होता है। घर्षण मशीन के प्राचीन रूप का आविष्कार 1663 के आस पास ओटो वॉन गुएरिके द्वारा किया गया था, जिसमें एक सल्फर ग्लोब का उपयोग किया गया था जिसे हाथ से घुमाया और रगड़ा जा सकता था। इसे प्रयोग के दौरान वास्तव में घुमाया नहीं गया होगा और इसका उद्देश्य बिजली उत्पादन लौकिक गुण नहीं बल्कि कई बाद की मशीनों को प्रेरित करना था,[1] तथा जो घूमते हुए ग्लोब का उपयोग करती थीं। आइजैक न्यूटन ने सल्फर के अतिरिक्त ग्लास ग्लोब का उपयोग करने का सुझाव दिया।[2] अपनी घर्षण इलेक्ट्रिकल मशीन से 1706 में फ्रांसिस हौक्सबी ने मूल डिजाइन में सुधार किया,[3] अपनी घर्षण विद्युत मशीन के साथ जिसने एक कांच के गोले को ऊनी कपड़े के विरुद्ध तेजी से घुमाया था।[4]

1730 के आसपास जेनरेटर तब और आगे बढ़े जब विटेनबर्ग के प्रोफेसर जॉर्ज मैथ्यू बोस ने एकत्रित कंडक्टर इन्सुलेटेड ट्यूब या रेशम के तारों पर समर्थित सिलेंडर जोड़ा जाता है। बोस ऐसी मशीनों में मुख्य कंडक्टर लगाने वाले पहले व्यक्ति थे, इसमें एक लोहे की छड़ होती है जिसे एक ऐसे व्यक्ति के हाथ में रखा जाता है जिसका शरीर राल के एक ब्लॉक पर खड़े होकर अछूता रहता है।

1746 में, विलियम वॉटसन (वैज्ञानिक) की मशीन में एक बड़ा पहिया था जो कई ग्लास ग्लोब को घुमाता था, जिसमें एक तलवार और एक गन बैरल रेशम डोरियों से अपने प्रमुख कंडक्टरों के लिए निलंबित था। लीपज़िग में भौतिकी के प्रोफेसर जोहान हेनरिक विंकलर ने हाथ के लिए चमड़े के कुशन को प्रतिस्थापित किया। 1746 के दौरान, जान इंजेनहौज ने प्लेट ग्लास से बनी विद्युत मशीनों का आविष्कार किया।[5] लेडेन जार की खोज से इलेक्ट्रिक मशीन के साथ प्रयोग काफी हद तक सहायता प्राप्त थे। संधारित्र का यह प्रारंभिक रूप कांच के दोनों ओर प्रवाहकीय कोटिंग्स के साथ, वैद्युतवाहक बल के स्रोत से जुड़े होने पर विद्युत् का आवेश जमा कर सकता है।

एंड्रयू (एंड्रियास)गॉर्डन, एक स्कॉट्समैन और एरफर्ट के प्रोफेसर द्वारा इलेक्ट्रिक मशीन में जल्द ही और सुधार किया गया, जिन्होंने ग्लास ग्लोब के स्थान पर ग्लास सिलेंडर को प्रतिस्थापित किया और लीपज़िग के गेसिंग द्वारा जिन्होंने ऊनी सामग्री के कुशन से मिलकर एक रबर जोड़ा बनाया था। कलेक्टर धातु बिंदुओं की एक श्रृंखला से मिलकर, बेंजामिन विल्सन (चित्रकार) द्वारा लगभग 1746 में मशीन में जोड़ा गया था और 1762 में, इंग्लैंड के जॉन कैंटन पहले पिथ-बॉल इलेक्ट्रोस्कोप के आविष्कारक ने विद्युत् की दक्षता में सुधार किया। रबड़ की सतह पर टिन का मिश्रण छिड़क कर मशीनो का उपयोग किया गया।[6] 1768 में, जेसी रैम्सडेन ने प्लेट विद्युत जनरेटर के व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले संस्करण का निर्माण किया।

1783 में, हार्लेम के डच वैज्ञानिक मारुम मार्टिन ने अपने प्रयोगों के लिए 1.65 मीटर व्यास वाले ग्लास डिस्क के साथ उच्च गुणवत्ता वाले एक बड़े इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर (टाइलर्स) को डिजाइन किया। किसी भी ध्रुवता के साथ वोल्टेज का उत्पादन करने में सक्षम होते है और यह अगले वर्ष एम्स्टर्डम के जॉन कुथबर्टसन उपकरण निर्माता द्वारा उनकी देखरेख में बनाया गया था। जनरेटर वर्तमान में हार्लेम में टायलर संग्रहालय में प्रदर्शित होते है।

1785 में, एन. रोलैंड ने एक रेशम बेल्ट वाली मशीन का निर्माण किया जो हरे फर से ढकी हुई दो जमी हुई ट्यूबों को रगड़ती थी। एडवर्ड नायरने ने 1787 में चिकित्सा प्रयोजनों के लिए एक इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर विकसित किया था जिसमें सकारात्मक या नकारात्मक विद्युत् उत्पन्न करने की क्षमता थी, इनमें से पहला प्रमुख कंडक्टर से एकत्र किया जा रहा था और दूसरा घर्षण पैड से ले जाने वाले अन्य प्रमुख कंडक्टर से ले जा रहा है। शीतकालीन मशीन पहले की घर्षण मशीनों की तुलना में उच्च दक्षता रखती है।

1830 के दशक में, जॉर्ज ओम के पास अपने शोध के लिए वैन मारुम मशीन के समान एक मशीन थी जो अब डॉयचेस संग्रहालय, म्यूनिख, जर्मनी में है। 1840 में, वुडवर्ड मशीन को 1768 रैम्सडेन मशीन में सुधार करके विकसित किया गया था, जिसमें प्राइम कंडक्टर को डिस्क (एस) के ऊपर रखा गया था। इसके अतिरिक्त 1840 में, आर्मस्ट्रांग हाइड्रोइलेक्ट्रिक मशीन विकसित की गई थी, जिसमें आवेश वाहक के रूप में भाप का उपयोग किया गया था।

घर्षण प्रणाली

सतह आवेश असंतुलन की उपस्थिति का अर्थ है कि वस्तुएं आकर्षक या प्रतिकारक बलों का प्रदर्शन करती है। यह सतह आवेश असंतुलन, जो स्थैतिक विद्युत् को जन्म देता है, दो भिन्न सतहों को एक साथ स्पर्श करके और फिर ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण उन्हें अलग करके उत्पन्न किया जा सकता है। दो गैर-प्रवाहकीय वस्तुओं को रगड़ने से बड़ी मात्रा में स्थैतिक विद्युत् उत्पन्न होती है। यह घर्षण का परिणाम नहीं है; दो गैर प्रवाहकीय सतहों को केवल एक के ऊपर एक रखकर आवेशित किया जा सकता है। चूंकि अधिकांश सतहों की बनावट खुरदरी होती है, इसलिए रगड़ने की तुलना में संपर्क के माध्यम से चार्जिंग प्राप्त करने में अधिक समय लगता है। वस्तुओं को आपस में रगड़ने से दो सतहों के बीच आसंजक संपर्क की मात्रा बढ़ जाती है। सामान्यतः इंसुलेटर जैसे पदार्थ, जो विद्युत् का संचालन नहीं करते हैं, दोनों सतह आवेश उत्पन्न करने और धारण करने में अच्छे होते हैं। इन पदार्थों के कुछ उदाहरण रबड़ , प्लास्टिक , कांच और मज्जा के रूप में होते है। संपर्क में कंडक्टर सामग्री में वस्तुएं भी आवेश असंतुलन उत्पन्न करती हैं, लेकिन इन्सुलेट होने पर ही प्रभार बनाए रखती हैं। संपर्क विद्युतीकरण के दौरान स्थानांतरित होने वाला आवेश प्रत्येक वस्तु की सतह पर संचित रहता है। यह बात ध्यान में रखें कि विद्युत् धारा का विद्यमानता इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों से तथा स्पार्किंग से, कोरोना डिस्आवेश या अन्य घटनाओं से अपक्षरित नहीं होता। दोनों घटनाएं एक ही प्रणाली में एक साथ विद्यमान हो सकती है।

प्रभाव मशीनें

इतिहास

घर्षण मशीनें समय पर धीरे-धीरे ऊपर उल्लिखित द्वितीय श्रेणी के लिखत, अर्थात प्रभावकारक मशीनों द्वारा स्थानांतरित हो गई थीं। ये इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण द्वारा संचालित होते हैं तथा यांत्रिक कार्य को इलेक्ट्रोस्टैटिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। जिसे लगातार भर दिया जाता है और प्रबलित किया जाता है। एक प्रभाव मशीन का पहला सुझाव अलेक्जेंडर वोल्टा के इलेक्ट्रोफोरस के आविष्कार से निकला प्रतीत होता है। इलेक्ट्रोफोरस एकल प्लेट संधारित्र के रूप में होता है जिसका उपयोग इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण की प्रक्रिया के माध्यम से विद्युत् आवेश के असंतुलन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

अब्राहम बेनेट का अगला कदम तब था जब सोने के पत्ते विद्युतदर्शी के आविष्कारक इफिल का.ट्रांस. 1787 इलेक्ट्रोफोरस की तरह एक इलेक्ट्रोफोरस के समान एक उपकरण के रूप में वर्णित किया, लेकिन यह बार-बार हस्तचालित के माध्यम से एक छोटे से आवेश को बढ़ा सकता था। एक इलेक्ट्रोस्कोप में इसे देखने योग्य बनाने के लिए तीन इंसुलेटेड प्लेटों के साथ संचालन किया गया था। 1788 में, विलियम निकोल्सन (केमिस्ट) रसायनशास्त्री ने अपने घूमने वाले डबललर का प्रस्ताव रखा, जिसे पहली घूर्णन प्रभाव मशीन माना जा सकता है। उनके उपकरण को एक ऐसे यंत्र के रूप में वर्णित किया गया था जो चरखियों को विद्युत् के दो राज्यों को धरती पर घर्षण या संचार के बिना उत्पन्न करता है। फिल. ट्रांस., 1788, पृ. 403 में निकोलसन ने बाद में कताई संघनित्र उपकरण को मापन के लिए एक बेहतर उपकरण के रूप में वर्णित किया।

इरास्मस डार्विन , डब्ल्यू. विल्सन, जी.सी. बोहेनबर्गर, और बाद में, 1841 जे.सी.ई. पेक्लेट ने बेनेट के 1787 डिवाइस के विभिन्न संशोधनों को विकसित किया। फ्रांसिस रोनाल्ड ने 1816 में एक पेंडुलम बॉब को प्लेटों में से एक के रूप में ढालकर, घड़ी की कल या भाप इंजन द्वारा संचालित पीढ़ी की प्रक्रिया को स्वचालित किया उन्होंने अपने इलेक्ट्रिक टेलीग्राफ फर्स्ट वर्किंग प्रणाली को पावर देने के लिए डिवाइस बनाया गया था।[7][8]

टी. कैवलो जिन्होंने कैवलो गुणक का विकसित किया, जो कि 1795 में साधारण जोड का प्रयोग करते हुए आवेश गुणक था जॉन रीड (आविष्कारक) , चार्ल्स बर्नार्ड डेसोर्मेस और जीन निकोलस पियरे हैचेते सहित अन्य लोगों ने घूमने वाले डौब्लेरों के विभिन्न रूपों को विकसित किया।सन् 1798 में जर्मन वैज्ञानिक तथा प्रचारक गेरूब क्रिस्तोफ बोहनेंबर्गर ने एक पुस्तक में बेनेट और निकोलसन प्रकार के कई अन्य डबलर्स के साथ बीनबर्गर मशीन का वर्णन किया। इनमें से सबसे दिलचस्प एनालन डेर फिजिक (1801) में वर्णित किया गया था। ग्यूसेप बेली (भौतिक विज्ञानी) ने 1831 में, एक साधारण सममित डबललर विकसित किया जिसमें दो घुमावदार धातु प्लेटो के रूप में सम्मलित थीं, जिनके बीच एक इन्सुलेटिंग स्टेम पर ले जाने वाली प्लेटों की एक जोड़ी घूमती थी। यह पहली सममित प्रभाववाली मशीन थी, जिसमें दोनों टर्मिनलों के लिए समान संरचनाएं थीं। इस उपकरण का पुनर्गठन सी. एफ. वर्ले ने सन् 1860 में उच्च शक्ति के संस्करण में पेटेंट कराया था, और और इसके साथ ही 1868 में लॉर्ड केल्विन प्रतिपूर्तिकर्ता द्वारा हुआ और हाल ही में ए.डी. मूर (द डिरॉड) ने किया। लॉर्ड केल्विन ने अपने साइफन रिकॉर्डर के संबंध में स्याही को विद्युतीकृत करने के लिए एक संयुक्त प्रभाव मशीन और विद्युत चुम्बकीय मशीन, जिसे सामान्यतः माउस मिल कहा जाता है, और एक वाटर-ड्रॉप इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर (1867) तैयार किया, जिसे उन्होंने पानी छोड़ने वाला कंडेनसर कहा।

होल्ट्ज मशीन
होल्ट्ज़ की प्रभाव मशीन

1864 और 1880 के बीच, विल्हेम होल्ट्ज़ | डब्ल्यू। टी. बी. होल्ट्ज़ ने बड़ी संख्या में प्रभावी मशीनों का निर्माण और वर्णन किया, जिन्हें उस समय का सबसे उन्नत विकास माना जाता था। एक रूप में, होल्ट्ज़ मशीन में एक क्षैतिज अक्ष पर घुड़सवार एक ग्लास डिस्क सम्मलित थी, जिसे एक गुणा करने वाले गियर द्वारा काफी गति से घुमाने के लिए बनाया जा सकता था, इसके करीब एक निश्चित डिस्क में घुड़सवार प्रेरण प्लेटों के साथ बातचीत की जा सकती थी। 1865 में, अगस्त टॉपलर|अगस्त जे.आई. टॉपलर ने एक प्रभाव मशीन विकसित की जिसमें एक ही शाफ्ट पर दो डिस्क लगी हुई थीं और एक ही दिशा में घूम रही थीं। 1868 में, श्वेडॉफ मशीन में आउटपुट करंट बढ़ाने के लिए एक विचित्र संरचना थी। साथ ही 1868 में, कई मिश्रित घर्षण-प्रभाव वाली मशीनें विकसित की गईं, जिनमें कुंड मशीन और कैर्रे मशीन सम्मलित हैं। 1866 में, पीछे मशीन (या बर्टश मशीन ) विकसित की गई थी। 1869 में, एच. जूलियस स्मिथ ने एक पोर्टेबल और एयरटाइट डिवाइस के लिए अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किया जिसे पाउडर को जलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इसके अतिरिक्त 1869 में, जर्मनी में सेक्टरलेस मशीनों की जांच जोहान क्रिश्चियन पोगेनडॉर्फ ने की थी।

प्रभाव मशीनों की कार्रवाई और दक्षता की आगे फ्रांसेस्को रॉसेटी|एफ द्वारा जांच की गई। रॉसेटी, ऑगस्टो रिघी|ए. रिघी, और फ्रेडरिक कोलराउश (भौतिक विज्ञानी) । एलेउथेरे मस्कार्ट|ई. ई. एन. मैस्कार्ट, ए. रोइती, और ई. बाउचोटे ने भी प्रभावशाली मशीनों की दक्षता और वर्तमान उत्पादन शक्ति की जांच की। 1871 में, मुसियस द्वारा सेक्टरलेस मशीनों की जांच की गई। 1872 में, रिघी का इलेक्ट्रोमीटर विकसित किया गया था और यह वैन डे ग्रैफ जनरेटर के पहले पूर्ववर्ती में से एक था। 1873 में, Leyser ने Leyser मशीन विकसित की, जो Holtz मशीन की एक भिन्नता थी। 1880 में, रॉबर्ट वॉस (एक बर्लिन उपकरण निर्माता) ने मशीन का एक रूप तैयार किया जिसमें उन्होंने दावा किया कि टॉपलर और होल्ट्ज़ के सिद्धांत संयुक्त थे। उसी संरचना को टापलर-होल्ट्ज़ मशीन के रूप में भी जाना जाता है।

विम्सहर्स्ट मशीन

Main article: विम्सहर्स्ट मशीन
एक छोटी Wimhurst मशीन

1878 में, ब्रिटिश आविष्कारक जेम्स विम्सहर्स्ट ने इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर के बारे में अपना अध्ययन शुरू किया, होल्ट्ज मशीन में सुधार करते हुए, कई डिस्क के साथ एक शक्तिशाली संस्करण में। शास्त्रीय विम्सहर्स्ट मशीन , जो प्रभाव मशीन का सबसे लोकप्रिय रूप बन गया, 1883 तक वैज्ञानिक समुदाय को सूचित किया गया था, चूंकि बहुत समान संरचनाओं वाली पिछली मशीनों को पहले होल्ट्ज़ और मुसियस द्वारा वर्णित किया गया था। 1885 में, अब तक की सबसे बड़ी विम्सहर्स्ट मशीनों में से एक इंग्लैंड में बनाई गई थी (यह अब विज्ञान और उद्योग संग्रहालय (शिकागो) में है)। विम्सहर्स्ट मशीन काफी सरल मशीन है; यह सभी प्रभाव वाली मशीनों की तरह काम करता है, आवेश के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के साथ, जिसका अर्थ है कि यह अधिक आवेश बनाने और जमा करने के लिए मामूली मौजूदा आवेश का भी उपयोग करता है, और इस प्रक्रिया को तब तक दोहराता है जब तक मशीन काम कर रही है। विम्सहर्स्ट मशीनें निम्न से बनी होती हैं: विपरीत घुमाव वाली पुली से जुड़ी दो इंसुलेटेड डिस्क, डिस्क के बाहर की तरफ़ की ओर छोटी प्रवाहकीय (सामान्यतः धातु) प्लेटें होती हैं; दो डबल-एंडेड ब्रश जो आवेश स्टेबलाइजर्स के रूप में काम करते हैं और वह स्थान भी है जहां इंडक्शन होता है, जिससे एकत्र किए जाने वाले नए आवेश बनते हैं; कलेक्टिंग कंघों के दो जोड़े, जैसा कि नाम से पता चलता है, मशीन द्वारा उत्पादित विद्युत आवेश के संग्राहक; दो लेडेन जार, मशीन के संधारित्र ; इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी, आरोपों के हस्तांतरण के लिए जब वे पर्याप्त रूप से जमा हो जाते हैं। विम्सहर्स्ट मशीन की सरल संरचना और घटक इसे घरेलू इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रयोग या प्रदर्शन के लिए एक सामान्य पसंद बनाते हैं, ये विशेषताएं ऐसे कारक थे जिन्होंने इसकी लोकप्रियता में योगदान दिया, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था।[9]

1887 में, वेनहोल्ड ने पोलरिटी रिवर्सल से बचने के लिए डिस्क के करीब लकड़ी के सिलेंडरों के साथ वर्टिकल मेटल बार इंडक्टर्स की एक प्रणाली के साथ लेसर मशीन को संशोधित किया। एम. एल. लेबीज़ ने लेबिज मशीन का वर्णन किया, जो अनिवार्य रूप से एक सरलीकृत वॉस मशीन थी (एल'इलेक्ट्रिकियन, अप्रैल 1895, पीपी। 225–227)। 1893 में, बोनेटी ने विम्सहर्स्ट मशीन की संरचना के साथ एक मशीन का पेटेंट कराया, लेकिन डिस्क में धातु क्षेत्रों के बिना।[10][11] यह मशीन सेक्टर वाले संस्करण की तुलना में काफी अधिक शक्तिशाली है, लेकिन इसे सामान्यतः बाहरी रूप से लगाए गए आवेश से शुरू किया जाना चाहिए।

पिजन मशीन

1898 में, पिजन मशीन को डब्ल्यू आर पिजन द्वारा एक अद्वितीय सेटअप के साथ विकसित किया गया था। उस वर्ष 28 अक्टूबर को, पिजन ने इस मशीन को दशक की शुरुआत में प्रभावी मशीनों की कई वर्षों की जांच के बाद फिजिकल सोसाइटी को प्रस्तुत किया। डिवाइस को बाद में दार्शनिक पत्रिका दिसंबर 1898, पृष्ठ 564 और विद्युत समीक्षा वॉल्यूम। एक्सएलवी, पृष्ठ 748 में रिपोर्ट किया गया था। एक पिजन मशीन में निश्चित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्टर्स होते हैं जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन इफेक्ट को बढ़ाते हैं और इसका इलेक्ट्रिकल आउटपुट इस प्रकार की विशिष्ट मशीनों की तुलना में कम से कम दोगुना होता है, सिवाय इसके कि जब यह ओवरटैक्स हो। पीजन मशीन की आवश्यक विशेषताएं हैं, एक, घूर्णन समर्थन का संयोजन और उत्प्रेरण आवेश के लिए निश्चित समर्थन, और, दो, मशीन के सभी भागों का बेहतर इन्सुलेशन लेकिन विशेष रूप से जनरेटर के वाहक के रूप में होता है। पिजन मशीन एक विम्सहर्स्ट मशीन और वॉस मशीन का एक संयोजन है, जिसमें आवेश लीकेज की मात्रा को कम करने के लिए विशेष सुविधाओं को अनुकूलित किया गया है। इस प्रकार की सर्वश्रेष्ठ मशीनों की तुलना में पिजन मशीनें खुद को अधिक आसानी से उत्तेजित करती हैं। इसके अतिरिक्त पिजन ने संलग्न क्षेत्रों के साथ उच्च वर्तमान ट्रिपलक्स सेक्शन मशीनों या एकल केंद्रीय डिस्क वाली डबल मशीन की जांच की और इस प्रकार की मशीन के लिए ब्रिटिश पेटेंट 22517 1899 में प्राप्त किया।

20वीं शताब्दी के अंत में मल्टीपल डिस्क मशीन और ट्रिपलेक्स इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन तीन डिस्क वाले जनरेटर भी बड़े पैमाने पर विकसित किए गए थे। सन् 1900 में एफ टडस्बरी ने पाया कि संपीड़ित हवा वाले धातु कक्ष में एक जनरेटर को बंद करके या बेहतरकार्बन डाइऑक्साइड संपीड़ित गैसों के इन्सुलेट गुणों ने संपीड़ित गैस के भंजन वोल्टेज में वृद्धि के कारण प्राप्त होने वाले प्रभाव को काफी बेहतर बना दिया। गैस, और प्लेटों और इंसुलेटिंग सपोर्ट में रिसाव को कम कर दिया गया। 1903 में, अल्फ्रेड वेहरसेन ने एक इबोनाइट रोटेटिंग डिस्क का पेटेंट कराया जिसमें डिस्क की सतह पर बटन संपर्कों के साथ एम्बेडेड सेक्टर के रूप में होते थे। 1907 में, हेनरिक वोमेल्सडॉर्फ ने इस डिस्क और सेल्युलाइड प्लेट्स (डीइ154175 वेहरसेन मशीन) में एम्बेडेड वेहरसेन मशीन का उपयोग करके होल्ट्ज़ मशीन की भिन्नता की सूचना दी। वोमेल्सडॉर्फ ने कई उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर भी विकसित किए, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध उनकी कंडेनसर मशीनें (1920) थीं। ये सिंगल डिस्क मशीनें थीं, जो किनारों पर एक्सेस किए गए एम्बेडेड सेक्टरों के साथ डिस्क का उपयोग करती थीं।

वान डी ग्राफ

Main article: वैन डी ग्रैफ जनरेटर

वैन डी ग्रैफ जनरेटर का आविष्कार अमेरिकी भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट जे वान डी ग्रेफ ने 1929 में मेसाचुसेट्स प्रौद्योगिक संस्थान में कण त्वरक के रूप में किया था।[12] पहला मॉडल अक्टूबर 1929 में प्रदर्शित किया गया था। वैन डी ग्रेफ मशीन में, एक इंसुलेटिंग बेल्ट इलेक्ट्रिक आवेश को एक इंसुलेटेड खोखले मेटल हाई वोल्टेज टर्मिनल के इंटीरियर तक पहुंचाता है, जहां इसे मेटल पॉइंट्स के एक सिरे से टर्मिनल में स्थानांतरित किया जाता है। डिजाइन का लाभ यह था कि चूंकि टर्मिनल के आंतरिक भाग में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं था, टर्मिनल पर वोल्टेज कितना भी अधिक क्यों न हो बेल्ट पर आवेश टर्मिनल पर डिस्आवेश होता रहेगा। इस प्रकार मशीन पर वोल्टेज की एकमात्र सीमा टर्मिनल के बगल में हवा का आयनीकरण होता है। यह तब होता है जब टर्मिनल पर विद्युत क्षेत्र हवा की परावैद्युत शक्ति से लगभग 30 kV प्रति सेंटीमीटर अधिक हो जाता है। चूंकि उच्चतम विद्युत क्षेत्र तेज बिंदुओं और किनारों पर उत्पन्न होता है, इसलिए टर्मिनल को एक चिकने खोखले गोले के रूप में बनाया जाता है व्यास जितना बड़ा होगा वोल्टेज उतना ही अधिक होगा। पहली मशीन ने आवेश ट्रांसपोर्ट बेल्ट के रूप में पांच और डाइम स्टोर में खरीदे गए रेशम रिबन का उपयोग किया गया था। और 1931 में एक पेटेंट उद्घाटन में 1,000,000 वोल्ट का उत्पादन करने में सक्षम संस्करण का वर्णन किया गया था।

वैन डी ग्रैफ जनरेटर एक सफल कण त्वरक था, जो 1930 के दशक के उत्तरार्ध तक उच्चतम ऊर्जा का उत्पादन करता था जब साइक्लोट्रॉन ने इसे स्थानांतरित कर दिया था। खुली हवा वाली वैन डी ग्रैफ मशीनों पर भंजन वोल्टेज द्वारा कुछ मिलियन वोल्ट तक सीमित है। प्रेशराइज्ड इंसुलेटिंग गैस के एक टैंक के अंदर जनरेटर को बंद करके लगभग 25 मेगावोल्ट तक के उच्च वोल्टेज प्राप्त किए गए। इस प्रकार के वान डे ग्रैफ कण त्वरक का अभी भी चिकित्सा और अनुसंधान में उपयोग किया जाता है। भौतिकी अनुसंधान के लिए अन्य विविधताओं का भी आविष्कार किया गया था, जैसे कि पेलेट्रॉन, जो आवेश परिवहन के लिए बारी बारी से इंसुलेटिंग और कंडक्टिंग लिंक के साथ एक श्रृंखला का उपयोग करता है।

स्थैतिक विद्युत् के सिद्धांतों को प्रदर्शित करने के लिए विज्ञान संग्रहालय और विज्ञान शिक्षा में सामान्यतः छोटे वैन डी ग्राफ जनरेटर का उपयोग किया जाता है। एक लोकप्रिय प्रदर्शन यह है कि किसी व्यक्ति को इंसुलेटेड सपोर्ट पर खड़े होकर हाई वोल्टेज टर्मिनल को छूना है और उच्च वोल्टेज व्यक्ति के बालों को आवेश करता है, जिससे बाल सिर से बाहर खड़े हो जाते हैं।

अन्य

See also: स्थिरवैद्युत अवक्षेपक

सभी इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव या इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन का उपयोग नहीं करते हैं। विद्युत आवेशों को सीधे विद्युत धाराओं द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। उदाहरण आयनाइज़र और ईएसडी सिम्युलेटर के रूप में होते है।

अनुप्रयोग

ग्रिडेड आयन थ्रस्टर

See also: ग्रिडेड आयन थ्रस्टर


ईविकॉन

प्रौद्योगिकी के डेल्फ़्ट विश्वविद्यालय (टीयू डेल्फ़्ट) में द स्कूल ऑफ़ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, मैथमेटिक्स एंड कंप्यूटर साइंस द्वारा एक इलेक्ट्रोस्टैटिक वैनलेस आयन पवन जनरेटर , ईविकॉन विकसित किया गया है। यह आर्किटेक्चर फर्म मेकनू के पास स्थित है। मुख्य डेवलपर्स जोहान स्मिट और धीरदज जयराम थे। हवा के अतिरिक्त , इसका कोई हिलता हुआ भाग नहीं है। यह तब संचालित होती है जब वायु अपने कलेक्टर से आवेशित कणों को बाहर ले जाती है।[13] डिजाइन खराब दक्षता से ग्रस्त होती है।[14]

डच विंडव्हील

ईविकॉन के लिए विकसित तकनीक का डच विंडव्हील में पुन: उपयोग किया गया है।[15][16]


एयर आयनाइज़र

See also: एयर आयनाइज़र


फ्रिंज विज्ञान और उपकरण

इन जनरेटरों का उपयोग, कभी-कभी अनुपयुक्त रूप से और कुछ विवाद के साथ, विभिन्न फ्रिंज विज्ञान जांचों का समर्थन करने के लिए किया गया है। 1911 में, जॉर्ज सैमुअल पिगगोट ने रेडियो टेलीग्राफी और गुरुत्वाकर्षण विरोधी से संबंधित अपने प्रयोगों के लिए दबाव युक्त बॉक्स के भीतर संलग्न एक कॉम्पैक्ट डबल मशीन के लिए पेटेंट प्राप्त किया। बहुत बाद में 1960 के दशक में, जर्मन इंजीनियर पॉल सुस बॉमन द्वारा "टेस्टेटीके" नामक एक मशीन का निर्माण किया गया और स्विस समुदाय मेथानियास द्वारा उसे प्रोत्साहित किया गया। टेस्टाटिका 1898 की पिडजॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन पर आधारित एक विद्युत चुम्बकीय जनरेटर है, जो सीधे पर्यावरण से उपलब्ध "मुक्त ऊर्जा" का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ See:
    • Heathcote, N. H. de V. (1950) "Guericke's sulphur globe", Annals of Science, 6 : 293-305. doi:10.1080/00033795000201981
    • Zeitler, Jürgen (2011) "Guerickes Weltkräfte und die Schwefelkugel", Monumenta Guerickiana 20/21 : 147-156.
    • Schiffer, Michael Brian (2003). Draw the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment. Univ. of California Press. pp. 18-19. ISBN 0-520-24829-5.
  2. ↑ Optics, 8th Query
  3. ↑ Hauksbee, Francis (1709). Psicho-Mechanical Experiments On Various Subjects. R. Brugis.
  4. ↑ Pumfrey, Stephen (May 2009). "Hauksbee, Francis (bap. 1660, d. 1713)". Oxford Dictionary of National Biography (online ed.). Oxford University Press. doi:10.1093/ref:odnb/12618. Retrieved 2011-12-11. (Subscription or UK public library membership required.)
  5. ↑ Consult Dr. Carpue's 'Introduction to Electricity and Galvanism', London 1803.
  6. ↑ Maver, William Jr.: "Electricity, its History and Progress", The Encyclopedia Americana; a library of universal knowledge, vol. X, pp. 172ff. (1918). New York: Encyclopedia Americana Corp.
  7. ↑ Ronalds, B.F. (2016). Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph. London: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  8. ↑ Ronalds, B.F. (2016). "Sir Francis Ronalds and the Electric Telegraph". International Journal for the History of Engineering & Technology. 86: 42–55. doi:10.1080/17581206.2015.1119481. S2CID 113256632.
  9. ↑ De Queiroz, A. C (2014). "Operation of the Wimshurst Machine".
  10. ↑ Bonetti, "Une machine électrostatique, genre Wimshurst, sans secteurs et invisible" [An electrostatic machine of the Wimshurst type, without visible sectors], French patent no. 232,623 (issued: September 5, 1893). See: Description des machines et procédés pour lesquels des brevets d'invention ont été pris … (Descriptions of machines and processes for which patents of invention have been taken … ), 2nd series, vol. 87, part 2 (1893), section: Instruments de précision: Production et transport de l'électricité, page 87.
  11. ↑ See also:
    • (Anon.) (April 14, 1894) "Machines d'induction électrostatique sans secteurs" (Electrostatic induction machines without sectors), La Nature, 22 (1089) : 305-306.
    • English translation of La Nature article (above): (Anon.) (May 26, 1894) "Electrostatic induction machines without sectors," Scientific American, 70 (21) : 325-326.
    • S. M. Keenan (August 1897) "Sectorless Wimshurst machines," American Electrician, 9 (8) : 316-317
    • Instructions for building a Bonetti machine
    • G. Pellissier (1891) "Théorie de la machine de Wimshurst" (Theory of Wimshurt's machine), Journal de Physique théoretique et appliquée, 2nd series, 10 (1) : 414-419. On p. 418, French lighting engineer Georges Pellissier describes what is essentially a Bonetti machine: " … la machine de Wimshurst pourrait, en effet, être construite avec des plateaux de verre unis et des peignes au lieu de brosses aux extrémités des conducteurs diamétraux. L'amorçage au départ devrait être fait à l'aide d'une source étrangère, placée, par example, en face de A1, à l'extérieur." ( … Wimshurst's machine could, in effect, be constructed with plain glass plates and with combs in place of brushes at the ends of the diametrical conductors. The initial charging could be done with the aid of an external source placed, for example, opposite and outside of [section] A1 [of the glass disk].) Pellissier then states that "the role of the metallic sectors of the Wimshurst machine seems to be primarily, in effect, to facilitate its automatic starting and to reduce the influence of atmospheric humidity."
  12. ↑ Van de Graaff, R. J.; Compton, K. T.; Van Atta, L. C. (February 1933). "The Electrostatic Production of High Voltage for Nuclear Investigations" (PDF). Physical Review. American Physical Society. 43 (3): 149–157. Bibcode:1933PhRv...43..149V. doi:10.1103/PhysRev.43.149. Retrieved August 31, 2015.
  13. ↑ landartgenerator (April 13, 2013). "EWICON (Electrostatic Wind Energy Converter)". landartgenerator.org. Retrieved February 26, 2015.
  14. ↑ How Long Must We Wait for the Bladeless Windmill?
  15. ↑ Dutch Windwheel 2.0: Herontwerp zonder windenergie?
  16. ↑ Dutch Windwheel


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