Генератор, использующий контактную разность потенциалов

on 21 June 2008.


     Применение преобразователей энергии сейчас практически зациклено на электромагнитной индукции. Промышленность использует только этот способ. Электростатические преобразователи используются лишь в лабораториях или в качестве демонстрационных приборов. Практически, они стали экспонатами музея ошибочных путей развития.

Электрофорные машины и генераторы Ван дер Граафа - наиболее известные экспонаты этого музея.
      Между тем есть ряд явлений, позволяющих создавать принципиально другие генераторы электрического тока. К одному из таких явлений относится контактная разность потенциалов. Неважно, что сейчас они кажутся нам смешными, в чем-то наивными и простыми. Кому-то смешным могло показаться экспериментирование с магнитом и катушкой.

   

Пусть мы имеем разомкнутое кольцо из двух различных проводящих материалов. Одно полукольцо из материала А, другое из материала В. Одни концы электрически соединены, например, сварены, склепаны, скручены, а лучше всего подключены через гальванометр, чтобы наблюдать происходящие процессы. Другие концы разомкнуты. Между этими разомкнутыми концами колеблется, касаясь их поочередно, маятник из третьего металла С, причем такого, что работа выхода у него больше, чем у одного металла (А), но меньше, чем у другого (В). Тогда в цепи должен потечь ток.
     Контактная разница потенциалов невелика 1-2 Вольта. Она не зависит от площади контакта. Но вот о величине тока мы не можем сказать так пренебрежительно. Величина тока будет зависеть от площади контакта и частоты колебаний маятника.

Механизм действия таков.

      Маятник (металл С) начинает движение, например, в сторону металла А. При соприкосновении с ним часть электронов с А переходит на маятник, потому что работа выхода у металла С, из которого сделан маятник, больше. Затем маятник отрывается от металла А, но так как часть электронов с А перетекла на него, то он отрывается заряженным. По мере удаления от А разница потенциалов между А и С растет (так в заряженном конденсаторе по мере раздвижения пластин растет разница потенциалов между обкладками). Но начинает индуцироваться заряд противоположного знака на металле В. При соприкосновении с ним маятник не только отдает весь свой заряд, но и отдаст с избытком, потому что работа выхода у С меньше, чем у В, и потому, что на В наведен заряд противоположного знака.
      Таким образом маятник из материала С является переносчиком заряда между А и В. Возвращение маятника к металлу А теперь проиндуцирует на нем заряд (ведь маятник теперь заряжен). Маятник передаст ему накопленный заряд опять-таки с избытком. И так далее до установившегося режима. Работа внешних сил тратится на перемещение зарядов от металла А к металлу В.

Рис.1 Г-гальванометр (амперметр); А - металл с наименьшей работой выхода (донор); С - металл со средней работой выхода; В- металл с наибольшей работой выхода (акцептор).

      Работа на разделение и перенос зарядов должна совершаться за счет внешних сил.

      Любые конструкции с возвратно поступательными движениями уступают конструкциям, использующим вращение. Поэтому переход к вращательным конструкциям должен повысить эффективность генератора. Ротор из материала со средней работой выхода, касаясь поочередно материалов статора с большей и меньшей работой выхода, обеспечит интенсивный перенос зарядов и, безусловно, лучшие показатели. Касание (контакт) может обеспечиваться скользящими контактами или графитовыми щетками.

Мы не можем сказать уверенно, в какой раздел музея электрических генераторов следует поместить предлагаемый генератор, использующий контактную разницу потенциалов. Или это бесперспективная конструкция или конструкция, применение которой возможно в некоторых областях. Последнюю точку, как правило, ставит экспериментатор или тот, кто создает удачную конструкцию.