Я считаю физику одним из самых интересных и увлекательных предметов. Особенно мне нравится, когда изучение новой темы сопровождается опытами и экспериментами. Это помогает лучше понять природу окружающих нас явлений и процессов. Очень часто для проведения эксперимента требуется специальное оборудование. Например, для демонстрации явления электростатической индукции в лабораторных условиях применяется электрофорная машина. Меня заинтересовали конструкция и принцип действия этой машины, и я подумал, а можно ли самостоятельно собрать электрофорную машину в домашних условиях.

У истоков проектирования и создания электрофорной машины стояли немецкие физики Август Тёплер и Вильгельм Гольц, а также английский инженер Джеймс Вимшурст, который усовершенствовал изобретение своих немецких коллег. Сегодня электрофорная машина Вимшурста в различных модификациях используется в качестве школьного оборудования на уроках физики.

Основной принцип работы электрофорной машины основан на явлении электростатической индукции и наглядно демонстрирует процесс преобразования механической энергии в электричество. Для демонстрации опыта необходимо произвести ряд последовательных действий: придать вращение дискам, в которых за счет сил трения о воздух формируются электрические поля разной полярности. В это время в Лейденских банках идет процесс накопления разноименных зарядов. При достижении предельной величины разницы потенциалов между электродами возникает искра.

Перед тем как приступить к работе по сборке электрофорной машины, я подготовил все необходимые комплектующие и инструменты (см. рис. 1)

Рис. 1. Комплектующие и инструменты для работы над проектом

Работу по сборке электрофорной машины я проводил в следующей последовательности:

1. Из листа фанеры толщиной 5мм вырезал основание размером 270 мм х 270 мм и 2 одинаковые стойки высотой 270 мм.
2. Затем стойки прикрепил к основанию с помощью четырех Г-образных уголков 40 мм х 40 мм. На обеих стойках на высоте 100 мм по центру просверлил сквозные отверстия диаметром 6 мм для установки металлических втулок (см. рис. 2).

Рис. 2. Сборка основания электрофорной машины

3. Ручку привода я изготовил из металлического штыря диаметром 6 мм и закрепил на ней два шкива диаметром 120 мм.
4. В верхней части стоек на высоте 260 мм, просверлив отверстие 6 мм, установил шпильку длиной 180 мм.
5. С обеих сторон шпильки закрепил токосъёмники, изготовленные из жесткой медной проволоки 3 мм, на концах которых размещены гибкие токосъемные щетки из мягкой медной проволоки, которые были припаяны паяльником.
6. На одной из стоек по краям устройства закрепил П-образные токосъёмники для накопления энергии в Лейденских банках, которые я изготовил из 2 пластиковых стаканчиков с внутренними обкладками из фольги.
7. Токосъёмник для Лейденских банок изготовил из изолированных гибких проводов сечением 1,5 мм красного и синего цветов (см. рис. 3).
8. На два виниловых диска диаметром 250 мм наклеил токопроводящие секторы из алюминиевой пленки. Диски установил на верхнюю часть стоек с помощью 2 деревянных шкивов.

Рис. 3. Монтаж токосъемников для Лейденских банок

9. Для передачи вращения от ручки привода на диски закрепил два пассика с разными направлениями движения.

По завершении всех работ созданная мной электрофорная машина приобрела окончательный вид (рис. 4).

Рис.4. Электрофорная машина в сборе

Для подтверждения того, что электрофорная машина собрана правильно, я испытал её действие на практике. Самое главное было получить искру в момент, когда величина разницы потенциалов достигнет предельного значения — в промежутке между электродами. В моем случае это произошло не сразу. Пришлось провести необходимые регулировки в конструкции машины, прежде чем появилась ожидаемая искра.

Работа по созданию электрофорной машины помогла мне лучше усвоить учебный материал и разобраться в новых понятиях. Теперь я знаю, что индукционные приборы так названы за их действие на расстоянии. В физике такой процесс носит название электростатической индукции. Это значит, что один заряженный предмет на расстоянии влияет на второй без заряда.

Считаю, что электрофорная машина является одним из самых интересных приборов в школьном кабинете физики. Учитывая наглядность конструкции, электрофорная машина своими руками может быть сделана достаточно просто. Даже человек, который не имеет специального технического образования, может ее собрать и эксплуатировать. Надеюсь, мой опыт будет полезен и интересен всем, кому нравится изучать физику и самому проводить различные опыты.

Литература:

1. Цудило Н. Ю., Дубовик Ю. В., Пугачёв И. В., Константинова С. В. Электрофорная машина [Текст] / Н. О. Цудило, Ю. В. Дубовик, И. В. Пугачёв, С. В. Константинова // Актуальные проблемы энергетики. — 2017. — № 12. — С. 329–330.
2. Мякишев, Б. Б., Буховцев, Н. Н. Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. Базовый и углубленный уровень / Б. Б. Мякишев, Н. Н. Буховцев. — 6-е изд. — Москва: Просвещение, 2019. — 433 c.
3. Что такое токосъемник? [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://atkes.ru/index.php/stati-po-remontu/587-chto-takoe-tokos-jomnik / (18.02.2025)
4. Электрофорная машинка из CD [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://svoimi-rukami2.ru/elektrofornaa-masinka-iz-cd (5.09.2025)