Generator Van de Graaf: naprava, princip delovanja in uporabe

Generator Van de Graaf je izumil v začetku dvajsetega stoletja. Uporabili so ga za različne namene, zlasti za jedrske raziskave. Kasneje se je aplikacija zožila. Danes ga lahko kupite kot igračo in jo pokažete otrokom, lebdenje različnih predmetov. Tudi generator se lahko gradi neodvisno. Potem bo postal odličen izobraževalni model, s katerim se bodo izvajali različni poskusi.

Otroški triki

Ali želite ustvariti "čarobno"? Vzemite vrečko iz polietilena, narežite oba konca in jo pritrdite na navoj, da naredite lok. Nato navadni vladar iz plastike, nežno preganjajte o volneni stvari in ga pripnite na lok: let se bo začel ...

Pripravljeno "čarobno palico" s figurami, s katerimi lahko naredite take trike, lahko in kupite v trgovini.

Toda najpreprostejša možnost, da bi videli "čarobno", je preprosto, da bi šla mačka. Potem lahko čutite in vidite statično elektricno energijo, ki se je pojavila.

Toda igrača, ponavljajoč se zasnovo generatorja Van de Graaf, deluje na akumulatorju. Ko pritisnete gumb, na vrhu nastane elektrostatični naboj. Številka ga zato sprejme, enako ime pa se začne odkloniti drug drugemu. Ker je slika na nek način izrezljana, je "napihnjena" in dobiva količino. Če se obtok oslabi, morate znova pritisniti gumb "čarobno".

Malo zgodovine

Seveda generator Van de Graaf ni samo otroške igrače. Fizikar sam je ustvaril svojo idejo za resne raziskave na področju atomske fizike. Prvi predstavitveni vzorec je bil izdelan leta 1929. Bilo je majhno. Več impresivnih dimenzij je prejel generator Van de Graaf, nameščen na tirnicah za zračne ladje. Model je sestavljen iz dveh stebrov, na vrhu katerih so postavili votle krogle aluminija s premerom petnajst metrov.

Naprave, zgrajene leta 1931 in 1933, so dosegle moč sedmih milijonov voltov. Vendar je prvi generator Van de Graaf zagotovil samo do osemdeset kilometrov.

Načelo delovanja

V notranjosti se dielektrični trak papirja vrti navpično. Valj, ki se nahaja na vrhu, je dielektrični, dno je izdelano iz kovine in je priključeno na tla. Čopičasta elektroda v krogli odstrani in dobavlja polnilo, ki je enakomerno porazdeljeno na sfero. Zraven spodnje elektrode je zrak ioniziran, uporabljeni ioni se poravnajo na traku in del, ki se dvigne, se napolni.

Za doseganje velike potencialne razlike v pospeševalnikih linearnih delcev (za katere so bili potrebni ti generatorji) smo uporabili dve sferi z različnimi polnjenji. V enem od njih so se nakopičili pozitivni in v drugih negativnih. Ko je koncentracija dosegla določeno raven, je med njimi zdrsnil električni izpust. Bil je preiskovan. Napetost tukaj je dosegla milijone voltov.

Predhodne naprave so bile uporabljene za jedrske raziskave in pospeševanje delcev. Po drugih načinih pospeševanja so se v tej sferi začeli uporabljati mnogo manj pogosto. Trenutno se model Van de Graaff večinoma uporablja za modeliranje. Na primer, s simulacijo izpustov naravnega plina. Namesto kaset, instalacije pogosto uporabljajo verige, ki so sestavljene iz plastičnih in železnih povezav.

Kaj morate sami zgraditi?

Model je enostavno graditi z improviziranimi sredstvi. Generator Van de Graaf, sestavljen z lastnimi rokami, sestavljajo naslednje komponente:

• svinčnik;
• obrezovanje PVC cevi;
• gumijasti trakovi;
• sponke za papir;
• aluminijasta folija;
• motor iz igrače;
• žarnica v prostem teku;
• suhe paste iz ročaja;
• baterije za devet voltov;
• Škotski trak;
• žice;
• plošče.

Vsi elementi morajo biti suhi, pa tudi zrak v prostoru. V nasprotnem primeru dizajn ne bo deloval ali bo, vendar zelo šibek.

Tako se bo pojavil generator Van de Graaf. Spodnja slika prikazuje, kako naj bi izgledal model.

Kako generator deluje samostojno

Najprej vrtajte luknjo na dnu, ki bo postala osnova konstrukcije. Vrt se izbere s primernim premerom, obliko v obliki perja. Nato na cevi naredite dve luknji: na vrhu in na dnu, za pasti. Naredite še dve luknji: ena nekoliko nad vrha, druga pa pravokotna na spodnjo.

Nato je treba pasto popolnoma očistiti s črnilom. Izrežite kos, ki ustreza notranjemu premeru cevi. Vzemite sponko za papir, poravnajte in odrežite kos zadostne dolžine, tako da se iz cevi iztisne za centimeter.

Lepilni trak se uporablja za izdelavo dielektričnega traku. Gumijasti trak je zlepljen, tako da sta obe strani tudi lepljivi.

Pripravljeni elementi se zbirajo.

Dodajte ščetke, ki zbirajo polnjenje. Na dnu, čopič prehaja skozi luknjo, konico pa puhasto. Krtače morajo biti blizu elastičnega traku, vendar jih ne dotikajte. Zgornji prehod skozi luknjo na vrhu.

Po tem, z uporabo folije iz aluminija, prilepite ne-delujočo svetilko. Zgornja žica je pritrjena na folijo. Svetilka se vstavi na vrhu strukture.

Generator Van de Graaf je pripravljen.

Izkušnje

Če je na zgornjo elektrodo pritrjeno več navojev in se približajo roke, se "stojijo na koncu" in zavijejo okoli njih. Poskusite poskusiti v temi.

Da bi dobili močnejšo napetost, priključite dva generatorja.

Dobra možnost za preizkuse bo banka Leyden.

Najbolj znana izkušnja je tista, v kateri lasje stojijo na koncu. Če želite to narediti, stojite naprej gumijasto podlogo, leseno ploščo ali vezan les. Ročno postavite kroglo (istočasno mora biti generator izključen, da ga ne more udariti električni tok). Ko vklopite napravo, se bo sprožila iskra, ki bo povzročila, da lasje ostanejo na koncu.

Generator je treba izprazniti po vsaki uporabi in zelo skrbno delati z njim, saj lahko tok postane smrtonosno za človeka.