Эффект Армстронга

Эффект Армстронга — это физический процесс, при котором статическое электричество создается в результате трения жидкости. Впервые он был обнаружен в 1840 году, когда в результате выброса капель пара из котла возникла электрическая искра. Эффект назван в честь Уильяма Армстронга , который позже стал 1-м бароном Армстронгом, который был одним из нескольких человек, участвовавших в открытии эффекта и исследовании связанных с ним процессов. ^{[ 1 ]} Используя этот принцип, Армстронг изобрел то, что он назвал гидроэлектрической машиной Армстронга , которая, несмотря на свое название, генерировала статическое электричество , а не гидроэлектрическую энергию .

Открытие

В Сегиле , недалеко от Ньюкасл-апон-Тайн на севере Англии, на железной дороге шахты Крамлингем был установлен двигатель мощностью 28 лошадиных сил (21 кВт) для буксировки вагонов с углем. В сентябре 1840 года машинист Паттерсон заметил небольшую утечку пара рядом с предохранительным клапаном . Опасаясь, что давление в котле слишком высокое, он потянулся к остывшему облаку пара, чтобы открыть клапан, и почувствовал покалывание в пальцах, когда прикоснулся к нему. Он не мог ясно видеть, что происходит, поэтому сначала подумал, что повредил пальцы. Однако в течение следующих нескольких дней он проводил простые эксперименты и в конце концов рассказал об этом своим коллегам, которые столкнулись с тем же явлением. Затем Паттерсон обнаружил, что, медленно подведя палец к клапану, он увидел искру. Слухи об этом распространились из уст в уста, и одна из теорий заключалась в том, что котел мог взорваться, потому что огонь снаружи котла каким-то образом проникал внутрь. Производитель двигателя решил, что это безопасно, но сказал двум коллегам: Хью Паттинсон и Генри Смит, которые обнаружили, что эффект усиливается до создания искр 3 ⁄ дюйма (10 мм), если металлическую лопату держать в паре, а острие перочинного ножа держать рядом с клапаном. ^{[ 2 ]}

Армстронг, который в то время был адвокатом и интересовался наукой и техникой, принял участие и написал Майклу Фарадею о Паттерсоне: «Он был очень удивлен появлением блестящей искры, которая прошла между рычагом и его рукой. и сопровождалось сильным судорогой в его руках, совершенно не похожей ни на что, что он испытывал раньше». ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Фарадей ответил, сказав, что он не может быть уверен, был ли этот эффект вызван испарением или имел какую-то химическую причину, и предложил провести дальнейшие эксперименты. Фарадей опубликовал эти письма вместе с письмом Паттинсона в Лондонском и Эдинбургском философском журнале . Завязалась долгая переписка. К ноябрю 1840 года Армстронгу удалось создать 2-дюймовые (50 мм) искры и определить, что искры образуются там, где пар выбрасывается в атмосферу, а не выходят дальше в котел. За это время Паттинсон создал 4-дюймовые (100 мм) искры, но затем отказался от расследования. Затем стало ясно, что этот эффект на самом деле наблюдался гораздо раньше Алессандро Вольта , который записал, что раскаленный огарок вызывает электрические возмущения, когда его бросают в воду в металлической кастрюле. ^{[ 2 ]}

Разработка техники – Гидроэлектрическая Машина Армстронга

Армстронг продолжал свою работу до 1842 года, обнаружив аналогичный эффект с использованием сжатого воздуха, а не пара, и сконструировав «испарительный аппарат» со специально разработанным фрикционным соплом, способным производить искры диаметром 12 дюймов (300 мм). Электрический заряд пара был положительным, хотя Фарадей обнаружил, что добавление скипидара в воду приводит к отрицательной полярности. В 1843 году Армстронг сконструировал полноценный электростатический генератор на электроизолирующих ножках. Эти машины с 46 паровыми струями он назвал своими «гидроэлектрогенераторами». Один был установлен в Королевском политехническом институте в Лондоне, а другой был экспортирован в США. Это были устрашающие машины, издававшие оглушительный шум, а 22-дюймовые (560 мм) искры сбили собаку, которая подошла слишком близко, и убили крупного человека. В свое время это был самый мощный способ генерации статического электричества, и он отличался отсутствием движущихся частей. ^{[ 2 ]} На демонстрации в «Лит энд Фил» в Ньюкасле толпа была настолько велика, что Армстронг не смог войти через дверь, и ему пришлось залезть через окно, для чего потребовались две лестницы. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} В результате своих усилий, по рекомендации Фарадея и Чарльза Уитстонов , он был избран членом Королевского общества в 1846 году. Продолжая свои научные и инженерные интересы, он стал крупным промышленником в области гидротехники , военной артиллерии. и производство электроэнергии . ^{[ 2 ]}

Практическое применение

Когда ему было 82 года, к Армстронгу вновь вернулся интерес к электростатике. ^{[ 1 ]} К этому времени была изобретена машина Вимшерста , и Армстронг подтвердил, что это лучшая конструкция для создания статического электричества для его экспериментов. Основным практическим применением машины Армстронга было зрелище для привлечения толпы. Однако в наше время эффект Армстронга используется в некоторых аэрозольных баллончиках для поляризации краски, тем самым уменьшая необходимое количество краски и позволяя ей лучше держаться под острыми углами. С другой стороны, этот эффект имел разрушительные последствия, отчасти потому, что он был неясным и малоизвестным. ^{[ 2 ]} В 1969 году три нефтяных танкера были повреждены взрывами цистерн во время их очистки струями воды из шлангов высокого давления. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} В гораздо меньших масштабах утечка из аэрозольного баллончика может привести к воспламенению выходящих из него газов, если они огнеопасны. ^{[ 2 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Ирлам, Джеффри (1992). «Армстронг-коллекционер». В Сент-Эндрю; и др. (ред.). Крэгсайд (переработанное издание 2003 г.). Национальный траст . п. 31. ISBN 1-84359-062-Х .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Андерсон, Энтони Ф. (1978). «Искры из Steam» (PDF) . Электроника и энергетика (январь). Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2016 г. Проверено 19 июня 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Хилд, Генриетта (2011). Уильям Армстронг: Волшебник Севера . Макниддер и Грейс Лимитед. п. 29. ISBN 978-0-85716-035-5 .
^ Смай, PR (29 сентября 1972 г.). «Производство зарядов, супертанкеры и сверхзвуковые самолеты». Природа . 239 (5370): 269–271. Бибкод : 1972Natur.239..269S . дои : 10.1038/239269a0 .

Дальнейшее чтение

«Эффект Армстронга» . www.ncl.ac.uk. Библиотека Университета Ньюкасла.

[cragside-1] Jump up to: ^а ^б Ирлам, Джеффри (1992). «Армстронг-коллекционер». В Сент-Эндрю; и др. (ред.). Крэгсайд (переработанное издание 2003 г.). Национальный траст . п. 31. ISBN 1-84359-062-Х .

[anderson-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Андерсон, Энтони Ф. (1978). «Искры из Steam» (PDF) . Электроника и энергетика (январь). Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2016 г. Проверено 19 июня 2018 г.

[heald-3] Jump up to: ^а ^б Хилд, Генриетта (2011). Уильям Армстронг: Волшебник Севера . Макниддер и Грейс Лимитед. п. 29. ISBN 978-0-85716-035-5 .

[4] Смай, PR (29 сентября 1972 г.). «Производство зарядов, супертанкеры и сверхзвуковые самолеты». Природа . 239 (5370): 269–271. Бибкод : 1972Natur.239..269S . дои : 10.1038/239269a0 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]