أوغست توبلر

الموسوعة الحرة
مولد تويبلر الكهروستاتيكي.
مضخة هواء زئبقية من نوع توبلر .

كان أوغسطس جوزيف إغناز توبلر (7 سبتمبر 1836 - 6 مارس 1912) كيميائيًا وفيزيائيًا ألمانيًا معروفًا بتجاربه في مجال الكهرباء الساكنة .

سيرة

وُلد أوغست توبلر في 7 سبتمبر 1836. درس الكيمياء في معهد برلين للصناعات (1855-1858) وتخرج من جامعة يينا عام 1860. لاحقًا، اتجه توبلر إلى الفيزياء التجريبية . عمل محاضرًا في الكيمياء والفيزياء في أكاديمية بوبلسدورف (1859-1864). حصل على كرسي الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية في معهد ريغا للفنون التطبيقية ، وشغل هذا المنصب بين عامي 1864 و1868.

في عام 1864، طبّق اختبار فوكو لحافة السكين لمرايا التلسكوب على تحليل تدفق السوائل والموجة الصدمية . أطلق على هذه الطريقة الجديدة اسم التصوير الشليري ، الذي اشتهر به عن جدارة. كما طوّر آلة توبلر، وهي آلة تأثير كهرساكن (مولد جهد عالٍ) في عام 1865، والتي استُخدمت لاحقًا في أجهزة الأشعة السينية الطبية المبكرة . وقد أنتج كلٌّ من فيلهلم هولتز وروجر وج. روبرت فوس نسخًا محسّنة منها.

في عام ١٨٦٨، أصبح أستاذاً في جامعة غراتس بالنمسا ، حيث أُنشئ معهد فيزيائي جديد تحت إدارته. وفي عام ١٨٧٦، انتقل توبلر إلى دريسدن حيث عُرض عليه كرسي الفيزياء التجريبية. وشغل منصب مدير المعهد الفيزيائي في جامعة دريسدن التقنية حتى تقاعده عام ١٩٠٠. وواصل ابنه ماكسيميليان توبلر العمل العلمي بشكل مستقل. يُذكر توبلر كمخترع للآلات الكهروستاتيكية، ولإسهاماته في مجال مضخات الهواء والموجات الصوتية.

وصف توبلر أيضًا آلة متناظرة (1866) وهي آلة بدون قطاعات، ويتم استخدام جهاز مماثل كمضاعف للجهد.

صُنعت آلات توبلر الكهروستاتيكية من قِبل أفراد وشركات مختلفة، فعلى سبيل المثال، يمكن العثور على آلة توبلر في كتالوج شركة ويلش ساينتيفيك (شيكاغو، الولايات المتحدة الأمريكية). ولا تزال الفروقات بين آلة توبلر وآلة هولتز وآلة توبلر-هولتز غير واضحة حتى في الكتب التي كُتبت في وقت كانت فيه هذه التقنيات الحديثة حيوية. أحيانًا تُسمى هذه الآلة بآلة هولتز-توبلر لمجرد أنها صُنعت من قِبل هولتز، إلا أن تصميمها الأصلي لا يزال مطابقًا لتصميم آلة توبلر.

يعتمد هذا النموذج من مولد الحث الكهروستاتيكي ، الذي كان رائجًا جدًا للأغراض الطبية الكهربائية في أواخر القرن التاسع عشر، على مبادئ التوليد الكهربائي ووظيفة النسخ. وهو مشتق من التحسينات الميكانيكية التي أدخلها الفيزيائي أوغست توبلر، والفيزيائي الألماني فيلهلم هولتز (1836-1913)، ومهندس الميكانيكا ج. روبرت فوس من برلين، بين عامي 1865 و1880. وقد ابتكر فوس هذا النموذج ذاتي الإثارة عام 1880، مُحسّنًا بذلك جهازًا قدمه توبلر في العام السابق.

تستقر الآلة على قاعدة من خشب الجوز. يدعم عمود أفقي محور الدوران. قرصان زجاجيان رقيقان متوازيان مطليان بالورنيش، متقاربان جدًا، مثبتان رأسيًا على هذا المحور. القرص الأكبر (الخلفي) ثابت ويستقر على القاعدة على طول أخدود قرص عازل من الإيبونيت؛ أما القرص الآخر (الأمامي) فهو قرص متحرك أصغر يدور بواسطة ذراع تدوير يتحكم في بكرتين متصلتين بحبل. يحمل القرص الثابت على جانبه الخارجي المحاثات، وهي عبارة عن شريطين من ورق القصدير ملصقين في منتصف درعين ورقيين عريضين موضوعين بشكل قطري، أحدهما بجانب الآخر.

يحمل القرص المتحرك نظام توبلر-فوس للإثارة الذاتية، ويتألف من ستة أزرار معدنية، كل منها محاط بحلقة من رقائق القصدير، موضوعة على مسافات متساوية في دائرة. تحتك فرشاتان معدنيتان صغيرتان بالأزرار؛ مثبتتان على موصل منحني (مغطى بالإيبونيت) مثبت على الأقراص من نقطتين متقابلتين، وهو على اتصال بشرائط رقائق القصدير الخاصة بالمحث. أمام الأزرار، مثبتة على حافة القرص المتحرك باتجاه القطر الأفقي، يوجد مشطان تجميع نحاسيان، لكل منهما عشرة رؤوس، موضوعان في اتجاه القرص.

تتصل الأمشاط بالدروع الداخلية لقارورتين من نوع لايدن، وبأذرع فجوة الشرارة، وهما عبارة عن قضيبين نحاسيين مزودين بكرات ومقابض عازلة، حيث تُطلق الشرارات. وتستقر الدروع الخارجية لقارورتي لايدن على قرصين نحاسيين متصلين كهربائياً بسلك معدني يمر على طول القاعدة.

يتكون ما يسمى "الموصل القطري" من زوج ثانٍ من أمشاط التجميع، يواجه القرص المحمول، كل منها يحتوي على ثماني نقاط وفرشاة معدنية مركزية تحتك بالأزرار.

يميل "الموصل القطري" بزاوية 45 درجة بالنسبة للقطر الأفقي، مما يسمح بالحفاظ على قطبية البطانات دون تغيير، خاصةً عندما تتحرك مولدات الإثارة إلى مسافة أبعد من مسافة الانفجار الطبيعية. ولا حاجة حتى لشحنة أولية ضعيفة لبدء تشغيل الآلة؛ إذ يبدأ نظام الإثارة الذاتية تلقائيًا بتدوير القرص المتحرك في اتجاه عقارب الساعة (عند النظر إليه من مقدمة الآلة) باستخدام ذراع التدوير الخاص.

تُجمع كمية الشحنة الملتقطة بالحث بواسطة الأمشاط بواسطة حلقتين نحاسيتين متحركتين، وتُشحن الكرات الطرفية لفجوة الشرارة بشحنة معاكسة لشحنة المشط الذي تتلامس معه. وبهذه الطريقة، تستطيع الآلة إنتاج شرارات، قد تكون طويلة جدًا في بعض الأحيان، خاصةً إذا كانت أقطاب فجوة الشرارة متلامسة مع الدروع الداخلية لجرتي لايدن.

لم يكن التيار المستمر القياسي متوفرًا دائمًا في مطلع القرن العشرين، لذا استُخدمت مولدات توبلر-هولتز الكهروستاتيكية لتزويد الأطباء بالتيار اللازم للعلاج، فضلًا عن تشغيل أجهزة الأشعة السينية الأولى. كانت هذه المولدات شائعة نسبيًا، وقد عُرضت في كتالوج سيرز مع العديد من الملحقات. هذا الجهاز، المُثبّت في خزانة من خشب البلوط والزجاج، هو مولد توبلر-هولتز من صنع شركة بيتز في شيكاغو ( حوالي عام ١٩٠٠). صُمم للاستخدام الطبي، ويحتوي على وحدة تحكم بأنبوب الأشعة السينية كجزء لا يتجزأ منه.

هذا الجهاز من تصميم توبلر-هولتز ويعود تاريخه إلى أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر. كان يُباع للأطباء الممارسين كمصدر محتمل لتنشيط أنابيب الأشعة السينية. وهو يؤدي هذا الغرض بكفاءة عالية، حيث يُنتج حوالي 1 مللي أمبير عند 80 كيلو فولت وبسرعات دوران متوسطة. أما الملحقات الموجودة في الأدراج فهي مخصصة "للعلاج الكهربائي" لحالات مثل الصلع والعرج، وما إلى ذلك.

معظمها عبارة عن أنظمة نقاط مصممة لإنتاج تفريغات كهربائية. تتضمن طاولة منخفضة بأرجل زجاجية لعزل المريض كهربائيًا. تبدو بعض الأجهزة وكأنها أدوات تعذيب حتى بدون استخدام الكهرباء. لا ينبغي فتح العلبة التي تحتوي على الألواح إلا للصيانة. يتم تشغيل الجهاز بتدوير المقبض عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر إلى واجهته الأمامية. يوجد مفتاح دوار في المنتصف لتوصيل أو فصل أوعية ليدن بالأطراف.

المولد الموضح في الصورة هو أحد الأنواع الأكبر حجماً، ويتكون من 24 لوحاً زجاجياً، موزعة على 6 مجموعات، كل مجموعة تضم أربعة ألواح، وكانت تُدار لتوليد تيار كهربائي لأغراض العلاج. وقد صُنع هذا المولد على يد صانع مجهول (ربما فاغنر؟)، حوالي عام 1910.

بدأ أوغست وماكسيميليان توبلر أبحاثهما في مجال فيزياء تفريغ الغازات في جامعة دريسدن التقنية. وأسفرت هذه الأبحاث بشكل خاص عن تطوير تقنية شليرين. وبفضل تطبيق "طريقة الخطوط"، نجح توبلر كأول عالم في جعل الموجات الصوتية في الهواء مرئية. وقد تبين أن هذه الطريقة مهمة أيضًا للتصوير السينمائي عالي السرعة. كما استُخدمت الصور المتحركة لدراسة الظواهر التي تحدث بسرعة فائقة بحيث لا يمكن تسجيلها بالكاميرات العادية. وقد بُذلت جهود إبداعية هائلة لحل العديد من المشكلات في هذا المجال.

نظام شليرين البصري

تم تطوير مبدأ تصوير شليرين لتوبلر ، والمعروف باسم اختبار فوكو ذو الحافة الحادة ، في الأصل كاختبار حساس للعدسات والمرايا والمكونات البصرية الأخرى بواسطة ليون فوكو في عام 1859. وكان توبلر أول من قام بتعديل المبدأ للمراقبة في الوقت الحقيقي لتدفق السوائل أو الغازات والموجات الصوتية، حيث لا يزال يستخدم على نطاق واسع.

معلومات عامة

كان ماكسيميليان توبلر، ابن توبلر، فيزيائياً أيضاً، وعمل بشكل مستقل في نفس المجال.

اشتهر توبلر أيضاً باختراع مضخة توبلر كما هو موضح في الصورة السفلية اليمنى.

مراجع