Niektóre z doświadczeń i przyrządów w pracowni fizycznej wymagają zasilania wysokim napięciem. Źródłem takiego napięcia może być prezentowany tu induktor Ruhmkorffa. Jest to transformator ale o tyle nietypowy, że rozbudowany o ciekawy element pozwalający na zasilanie go ze źródła napięcia stałego. O co więc dokładnie chodzi?

Induktor Rhumkorffa jak każdy transformator składa się z uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Uzwojenie pierwotne nawinięte jest z grubego drutu (w porównaniu z drutem uzwojenia wtórnego) na rdzeń składający się z pasków blachy transformatorowej. Celem takiej budowy rdzenia jest ograniczenie prądów wirowych do minimum. Końce tego uzwojenia wyprowadzone są na zaciski przymocowane do drewnianej podstawy. Ponadto w obwodzie uzwojenia pierwotnego znajduje się przerywacz, którego głównym elementem jest młoteczek umiejscowiony naprzeciw odsłoniętej części rdzenia. Po podpięciu zasilacza prądu stałego i włączeniu induktora w obwodzie pierwotnym zaczyna płynąć prąd i uzwojenie to działa jak elektromagnes przyciągając młoteczek. Odchylenie młoteczka powoduje przerwanie obwodu elektrycznego, elektromagnes wówczas puszcza i uwolniona sprężynująca blaszka z młoteczkiem ponownie zamyka obwód. Po czym sytuacja powtarza się. Działanie tego mechanizmu jest podobne do działania dzwonka szkolnego. Trzeba przyznać – bardzo sprytny patent. Ale jak to się ma do generowania wysokiego napięcia?

Otóż, ciągłe zamykanie i otwieranie obwodu uzwojenia pierwotnego powoduje, że prąd w nim płynący narasta i zanika. Prąd w uzwojeniu pierwotnym wytwarza pole magnetyczne. Strumień tego pola obejmuje uzwojenie wtórne z cienkiego drutu i składające się z wielokrotnie większej liczby zwojów, niż uzwojenie pierwotne. W tym miejscu należy dodać, że rdzeń, uzwojenie pierwotne i wtórne są wzajemnie odizolowane od siebie warstwami papieru i parafiną, w której to całość jest zatopiona. W uzwojeniu wtórnym objętym zmieniającym się strumieniem magnetycznym wzbudza się siła elektromotoryczna indukcji. Duża wartości tej siły (rzędu kilkunastu, kilkudziesięciu kV) wynika z dużej liczby zwojów uzwojenia wtórnego w stosunku do uzwojenia pierwotnego oraz z dużej szybkości zmian pola magnetycznego (patrz prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya). Szybkość zmian strumienia jest zdeterminowana szybkością zmian natężenia prądu w obwodzie uzwojenia pierwotnego. Aby zwiększyć tę szybkość dodatkowo zamontowano, ukryty w podstawie, kondensator podłączony do przerywacza. Rolą kondensatora jest tłumienie iskry w przerywaczu (iskra niepotrzebnie przedłuża czas zamknięcia obwodu). Końce uzwojenia wtórnego podpięte są na górze induktora do metalowych słupków podtrzymujących iskiernik. Można w tym miejscu obserwować kilkucentymetrowe iskry elektryczne.

Zdjęcia wyładowań elektrycznych były wykonane z czasem naświetlania około 1s więc widać na nich wiele wyładowań jednocześnie co wygląda nieco inaczej niż w czasie obserwacji na żywo, kiedy to widać pojedyncze wyładowania. To czego nie oddają zdjęcia to trzask towarzyszący wyładowaniom i charakterystycznych zapach zjonizowanego powietrza. Induktor można zasilać z zasilacza prądu stałego. Do otrzymania krótkich iskier wystarczy bateria płaksa 4,5V. Przy pomocy induktora demonstruje się wyładowania elektryczne i wykorzystuje go do zasilania urządzeń wymagających wysokiego napięcia jak np. rurki próżniowe, katodowe.

Powrót