Ηλεκτροστατικά παιχνίδια και γεννήτρια Van de Graaff. Επιστημονικά παιχνίδια. Γεννήτρια Van de Graaff: συσκευή, αρχή λειτουργίας και εφαρμογή Σπιτική γεννήτρια van der Graaff

Ας ξεκινήσουμε απλάκαι πάμε στα κλασικά!
Θα θέλατε να πάρετε ένα κανονικό λεπτό; πλαστική σακούλα, το δένουμε στη μέση με μια κλωστή και κόβουμε το πολυαιθυλένιο και από τις δύο πλευρές της κλωστής, φτιάχνοντας ένα φιόγκο δεμένο σε μια μακριά κλωστή.
Παίρνουμε στα χέρια μας ένα σχολικό πλαστικό χάρακα, τον τρίβουμε σε ένα μάλλινο κασκόλ και το φέρνουμε στον φιόγκο.
Τώρα θαυμάζουμε το πέταγμα του τόξου και προσπαθούμε να το κρατήσουμε στον αέρα όσο το δυνατόν περισσότερο.

Αυτό είναι το απλούστερο πείραμα ηλεκτρισμού μέσω τριβής· ευχαριστεί το κοινό και το κάνει να θέλει να προσπαθήσει να κάνει το ίδιο πράγμα μόνοι τους.
Λοιπόν, παρακαλώ, ποιος θα ήταν αντίθετος!

Τώρα ας πάρουμε στα χέρια μας ό,τι πωλείται στο κατάστημα!
Παίρνουμε απλώς ένα μαγικό ραβδί, σηκώνουμε μια κομμένη φιγούρα από αλουμινόχαρτο και, σαν πραγματικός μάγος, κάνουμε τη φιγούρα να επιπλέει στον αέρα πάνω από το ραβδί.
Λοιπόν, να σας πω, αυτό δεν είναι τόξο!

Η φιγούρα ισιώνει, γίνεται ογκώδης και τώρα, πλήρως στη δύναμή σας, εκτελεί περίπλοκες τούμπες στον αέρα.

Πού κρύβεται το μυστικό;
Τι είναι «μαγικό» σε αυτό το μαγικό ραβδί και, όπως λένε τα μικρά παιδιά, τι υπάρχει μέσα;

Θυμηθείτε την πρώτη σας γνωριμία με μια γεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού - ήταν η γάτα σας!
Χτυπήστε και «απολαύστε» στη συνέχεια τις ηλεκτρικές πινελιές που τραβούν τα νεύρα…. Το έχεις δοκιμάσει?

Μια άλλη γεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού γνωστή από το σχολείο είναι μια μηχανή ηλεκτροφόρου.

Και εδώ είναι μια άλλη ενσωμάτωση της συσκευής αποθήκευσης ηλεκτρικά φορτία: Το μαγικό ραβδί περιέχει ένα μικροσκοπικό ηλεκτροστατικό Γεννήτρια Van de Graaff.

Η γεννήτρια στο μαγικό ραβδί λειτουργεί με μπαταρίες, οι οποίες βρίσκονται επίσης μέσα στο ραβδί. Όταν πατάτε το κουμπί, η γεννήτρια αρχίζει να δημιουργεί στο τέλος μαγικό ραβδίηλεκτροστατικό φορτίο. Όταν το άκρο του ραβδιού αγγίζει τη φιγούρα του φύλλου, αποκτά μέρος του ηλεκτροστατικού φορτίου του ραβδιού. Το ραβδί και το ειδώλιο δέχονται γομώσεις με το ίδιο όνομα, και τέτοιου είδους φορτίσεις πρέπει να αποκρούονται. Το ειδώλιο και το ραβδί θα απωθούν τώρα το ένα το άλλο.
Ένα αλουμινένιο ειδώλιο γίνεται ογκώδες επειδή όλα τα μέρη του έχουν φορτία του ίδιου σημείου. Το αποτέλεσμα είναι σαν να είμαστε από ένα cut out χάρτινο ειδώλιοφουσκώστε το μπαλόνι.
Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η φόρτιση στη φιγούρα και στο στικ εξασθενεί και πρέπει να πατήσετε ξανά το κουμπί στο μοχλό για να συσσωρευτεί ένα νέο φορτίο στατικού ηλεκτρισμού.

Και η πραγματική μεγάλη γεννήτρια Van de Graaff δημιουργήθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Robert Van de Graaff για σοβαρή επιστημονική έρευνα στοιχειώδη σωματίδιαστον τομέα της ατομικής φυσικής.

Μεγάλο ισχυρή γεννήτριαΟ Van de Graaff κατασκευάστηκε και τοποθετήθηκε σε ράγες σε ένα υπόστεγο αερόπλοιου.
Η γεννήτρια αποτελούνταν από δύο πόλους, σε κάθε έναν από τους οποίους ήταν τοποθετημένες κοίλες σφαίρες αλουμινίου, η καθεμία αξιόπιστα μονωμένη από το έδαφος, με διάμετρο 15 πόδια (1 πόδι ισούται με 0,3 m).

Μια διηλεκτρική χαρτοταινία τοποθετημένη κάθετα στη στήλη, κολλημένη σε δακτύλιο, περιστρεφόμενη σε κυλίνδρους. Πάνω ρολόήταν κατασκευασμένο από διηλεκτρικό, και το κάτω ήταν κατασκευασμένο από μέταλλο και συνδεδεμένο με το έδαφος. Το κάτω άκρο της ταινίας λάμβανε ηλεκτρικά φορτία από την πηγή ρεύματος και το πάνω άκρο ήταν μέσα μεταλλική σφαίρα. Ένα ηλεκτρόδιο βούρτσας μέσα στη σφαίρα άγγιξε την ταινία, αφαίρεσε το ηλεκτρικό φορτίο και το εφάρμοσε στην αγώγιμη σφαίρα, όπου κατανεμήθηκε ομοιόμορφα σε όλη την εξωτερική επιφάνειασφαίρες.

Τέτοιες γεννήτριες χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία υψηλών διαφορών δυναμικού στους γραμμικούς επιταχυντές σωματιδίων, επομένως απαιτήθηκαν δύο σφαίρες που συσσωρεύουν αντίθετα φορτία. Η μία σφαίρα φορτίστηκε θετικά, η άλλη αρνητικά· με επαρκή συσσώρευση φορτίων μεταξύ των σφαιρών, προέκυψε ηλεκτρική εκκένωση, η οποία μελετήθηκε από φυσικούς.

Η συνολική τάση μεταξύ των σφαιρών έφτασε τα εκατομμύρια βολτ. Μέσα σε κάθε σφαίρα της τεράστιας γεννήτριας υπήρχαν εργαστήρια επιστημονικής έρευνας.

Αρχικά, τέτοιες γεννήτριες χρησιμοποιήθηκαν σε γραμμικούς επιταχυντές. Η διάμετρος του θόλου έφτασε αρκετά μέτρα και η διαφορά δυναμικού που δημιουργήθηκε ήταν αρκετά εκατομμύρια βολτ.
Επί του παρόντος, οι γεννήτριες Van de Graaff χρησιμοποιούνται κυρίως για διαδικασίες μοντελοποίησης, για παράδειγμα, για προσομοίωση φυσικών εκκενώσεων κεραυνών.

Τώρα η γεννήτρια Van de Graaff μπορεί να δει στα σχολεία· παράγεται μια μινιατούρα εκπαιδευτική γεννήτρια επίδειξης, σχεδιασμένη για τη διεξαγωγή πειραμάτων επίδειξης στην ηλεκτροστατική: ηλεκτρισμός σωμάτων και εμφάνιση εκκένωσης αερίου σπινθήρα στον αέρα.

Εδώ, ένα λάστιχο κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα και περνά ανάμεσα σε ηλεκτρικά φορτισμένες πλάκες. Τα φορτία που προκύπτουν στην εξωτερική πλευρά της ταινίας μεταφέρονται στη σφαίρα, δημιουργώντας αρκετά ισχυρά ηλεκτροστατικά πεδία (υψηλές τάσεις) στον περιβάλλοντα χώρο και τα φορτία με μέσακασέτες αντίθετο σημάδιεκκενώνονται μέσω γείωσης.

Μια γεννήτρια Van de Graaff είναι μια γεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού, παράγει πολύ υψηλές τάσεις σε πολύ χαμηλά ρεύματα σε μικροαμπέρ. Χάρη σε αυτό, χρησιμοποιώντας τη γεννήτρια Van de Graaff, είναι δυνατή η επίδειξη ενδιαφέροντα πειράματα, για παράδειγμα, ηλεκτρισμός του ανθρώπινου σώματος, όταν η τρίχα «σηκώνεται» και πειράματα στο σκοτάδι, εμφανίζοντας ηλεκτρικές εκκενώσεις με τη μορφή μικρών κεραυνών.

Εάν ένα άτομο σταθεί σε μια μονωτική βάση και αγγίξει τη φορτισμένη σφαίρα της γεννήτριας Van de Graaff, τότε ένα μεγάλο ηλεκτρικό φορτίο θα μεταδοθεί στο σώμα του και όλες οι τρίχες που έχουν λάβει την ίδια φόρτιση θα απωθούνται η μία την άλλη και θα σταθούν στην άκρη. .

Αλλά "Θεός φυλάξοι" εάν ένα άτομο σε τέτοια κατάσταση αγγίξει μια γειωμένη μπαταρία θέρμανσης και αισθανθεί μια ανακατανομή των φορτίων!

Πρωτόνια και ιόντα υψηλής ενέργειας. Η επιτάχυνση των σωματιδίων συμβαίνει λόγω της αλληλεπίδρασής τους με ηλεκτροστατικά ή ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Στην ιατρική, οι επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων χρησιμοποιούνται για ακτινοθεραπεία και ραδιοβιολογική έρευνα. Ανάλογα με τη μέθοδο επιτάχυνσης, οι επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων χωρίζονται σε ηλεκτροστατικούς (για παράδειγμα, γεννήτρια Van de Graaff), γραμμικούς συντονισμούς, επαγωγικούς (βλέπε Betatron) και κυκλικούς (κυκλοτρόνιο).

Σε μια ηλεκτροστατική γεννήτρια Van de Graaff, δημιουργείται υψηλή τάση λόγω της συσσώρευσης στην επιφάνεια μιας κοίλης αγώγιμης σφαίρας ενός ηλεκτρικού φορτίου, το οποίο τροφοδοτείται από ηλεκτρογεννήτριαχρησιμοποιώντας μια κινούμενη ατέρμονη ζώνη. Η επιτάχυνση των φορτισμένων σωματιδίων συμβαίνει σε ένα σωλήνα κενού.

Ο Robert Vann de Graaf επιδεικνύει τη γεννήτριά του το 1922

Ηλεκτροστατική γεννήτρια(Van de Graaff) - επιταχυντής φορτισμένων σωματιδίων. Αποτελείται από πηγή υψηλής τάσης(η ίδια η ηλεκτροστατική γεννήτρια) και ο σωλήνας επιτάχυνσης. Πρώτα καλό σχέδιοΜια παρόμοια εγκατάσταση προτάθηκε το 1929 από τον R. J. Van de Graaff. Η αρχή λειτουργίας μιας ηλεκτροστατικής γεννήτριας είναι η εξής.

Τα ηλεκτρικά φορτία από τη γεννήτρια εφαρμόζονται σε έναν διηλεκτρικό κινούμενο ιμάντα.

Από αυτή την ταινία, τα φορτία μεταφέρονται με ένα σύστημα βουρτσών στην εσωτερική επιφάνεια μιας κοίλης μονωμένης μεταλλικής σφαίρας - ενός αγωγού (Εικ.). Έτσι, ένα αρκετά μεγάλο φορτίο μπορεί να μεταφερθεί στη σφαίρα, η μέγιστη τιμή της οποίας καθορίζεται από την εμφάνιση μιας εκκένωσης από αυτήν στον εξωτερικό χώρο. Καθώς το μέγεθος της σφαίρας αυξάνεται, η τάση αυξάνεται. Επί του παρόντος, για να αυξήσετε την τάση στο ελάχιστα μεγέθηκατά την εγκατάσταση, η ηλεκτροστατική γεννήτρια τοποθετείται σε δεξαμενή με αέριο υψηλής ηλεκτρικής αντοχής (άζωτο, φρέον, διοξείδιο του άνθρακα), υπό πίεση έως 20 atm.

Μια ηλεκτροστατική γεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιτάχυνση τόσο των ηλεκτρονίων (βλ.) όσο και των βαρέων σωματιδίων - πρωτονίων (βλ.). Η μέγιστη ενέργεια των επιταχυνόμενων σωματιδίων φτάνει τα 10 MeV. Οι ηλεκτροστατικές γεννήτριες έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στη φυσική, την τεχνολογία και την ιατρική. Στην ιατρική, οι ηλεκτροστατικές γεννήτριες με δέσμη ηλεκτρονίων (βλέπε ακτινοβολία ηλεκτρονίων) χρησιμοποιούνται ως πηγή σκληρού bremsstrahlung (βλ.), το οποίο συμβαίνει όταν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας χτυπούν έναν στόχο κατασκευασμένο από βαρύ στοιχείο. Δείτε επίσης Επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων.

Ηλεκτροστατική γεννήτρια Van de Graaff:
1 - ηλεκτρόδιο υψηλής τάσης (αγωγός).
2 - πηγή ιόντων ή ηλεκτρονίων.
3 - σωλήνας επιτάχυνσης πολλαπλών τμημάτων.
4 - μονωτική στήλη.
5 - σύστημα αποεστίασης δέσμης ηλεκτρονίων.
6 - λεπτό φύλλο αλουμινίου.
7 - μεταφορέας?
8 και 10 - άκρες φόρτισης και αφαιρούμενες.
9 - κινούμενη "ατελείωτη" ταινία.

ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ VAN DE GRAAF

ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ VAN DE GRAAF, μια συσκευή που παράγει υψηλή τάση συγκεντρώνοντας ηλεκτρικά φορτία στο εξωτερικό ενός κοίλου ΑΓΩΓΟΥ. Κατασκευασμένο από τον John COCKROFT και τον Ernest WALTON, ο ACCELERATOR Cockcroft-Walton παρήγαγε υψηλή τάση χρησιμοποιώντας μια ομάδα φορτισμένων ΠΥΚΝΩΤΕΣ συνδεδεμένων σε σειρά. Ο Αμερικανός φυσικός Robert Van de Graaff (1901-67) βελτίωσε αυτό το σχέδιο ψεκάζοντας θετικά ή αρνητικά φορτία κατά μήκος μιας συνεχώς κινούμενης ζώνης, η οποία τα μετέφερε σε μια μεγάλη κούφια μεταλλική σφαίρα όπου ήταν αποθηκευμένη η τάση. Έτσι η εμπλεκόμενη τάση, περίπου 50.000 βολτ, αυξήθηκε στο 1 εκατομμύριο ηλεκτρον βολτ. Σήμερα, η γεννήτρια Van de Graaff χρησιμοποιείται κυρίως για την «έγχυση» σωματιδίων σε πιο ισχυρούς γραμμικούς επιταχυντές. δείτε επίσηςΛΑΥΡΕΝΤΙΟΣ.

Χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια Van de Graaff (B) μπορείτε να πάρετε υψηλή τάση. Εάν κάτι που έχει περίσσεια θετικών ιόντων τοποθετηθεί μέσα σε μια δεξαμενή, συλλέγονται ηλεκτρόνια στην εσωτερική πλευρά της και ο ίδιος αριθμός θετικά φορτισμένων ιόντων συλλέγεται στην εξωτερική πλευρά (Α) Εάν ένα φορτισμένο σώμα αγγίξει την εσωτερική πλευρά, όλα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα ρέουν πάνω του, καθιστώντας το ουδέτερο. Η εξωτερική πλευρά της δεξαμενής εξακολουθεί να κρατάει θετικά ιόνταΣε μια γεννήτρια Van de Graaff, τα θετικά ιόντα ψεκάζονται από μια κατάλληλη πηγή (1) σε έναν ατέρμονο ιμάντα, ο οποίος τα μεταφέρει μέσα σε μια μεταλλική σφαίρα. Η ταινία συνδέεται με εσωτερική επιφάνειατοίχοι χρησιμοποιώντας αγωγό σε σχήμα κορυφογραμμής (2) Αυτό επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ρέουν πάνω στην ταινία. Έτσι, θετικά ιόντα συλλέγονται στο εξωτερικό της σφαίρας (3).Το αποτέλεσμα μπορεί να ενισχυθεί με τη σύνδεση δύο γεννητριών, όπως φαίνεται στο (C).

Επιστημονική και τεχνική εγκυκλοπαιδικό λεξικό .

Δείτε τι είναι το "VAN DE GRAAF GENERATOR" σε άλλα λεξικά:

Miniature Van de Graaff generator ... Wikipedia

Γεννήτρια Van de Graaff- Van de Grafo generatorus statusas T sritis fizika atitikmenys: αγγλ. Γεννήτρια τύπου ζώνης. Van de Graaff γεννήτρια vok. Bandgenerator, m; Van de Graaff Generator, m rus. Γεννήτρια Van de Graaff, m; γεννήτρια ταινίας, m pranc. accélérateur Van … Fizikos Terminų žodynas

- ... Βικιπαίδεια

- ... Βικιπαίδεια

- ... Βικιπαίδεια

- (βλ. ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ). Φυσικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό. Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. Αρχισυντάκτης A. M. Prokhorov. 1983. ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ VAN DE GRAAF ... Φυσική εγκυκλοπαίδεια

ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ VAN DE GRAAF, βλέπε άρθ. Ηλεκτροστατική γεννήτρια (βλ. ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ) ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Βλέπε Άρθ. Ηλεκτροστατική γεννήτρια... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Επιταχυντής Van de Graaff, βλέπε Ηλεκτροστατικός επιταχυντής... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

- [ονομάστηκε από τον Amer. φυσική R. J. Van de Graaf (R. J. Van de Graaf; σ. 1901)] ηλεκτροστατική. Γεννήτρια DC υψηλή τάση έως 20 MB και επιτρεπόμενο ρεύμα φορτίου έως 1 mA. Χρησιμοποιείται σε γραμμικούς επιταχυντές, καθώς και σε χαμηλό ρεύμα... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Πολυτεχνικό Λεξικό

Βιβλία

• Σετ "Ιαπωνικά πειράματα. Στατικός ηλεκτρισμός" (BB 1164/196407), Αποδεικνύεται ότι ο ηλεκτρισμός μπορεί να είναι διαφορετικός. Σε ορισμένες περιπτώσεις ρέει, και σε άλλες συσσωρεύεται. Και αν μαθαίνουμε για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος μέσω των καλωδίων όταν ανάβουμε τις ηλεκτρικές συσκευές, τότε πώς... Κατηγορία:

Αυτές είναι οι οδηγίες για το πώς έφτιαξα μια DIY Van de Graaff Generator από κάποια ανεπιθύμητα υπολείμματα. Εδώ είναι στην εικόνα:

Έτσι το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να μαζέψετε τα πάντα απαραίτητα εξαρτήματα. Περιλαμβάνουν: 1 μολύβι, δύο παλιές αποξηραμένες πάστες, ένα τεμάχιο Σωλήνας PVC, μια νεκρή λάμπα, ένα μακρύ κομμάτι λάστιχο, ένα συνδετήρα, αλουμινόχαρτο, ταινία, ένα μικρό μοτέρ από ένα παιχνίδι, μια μπαταρία εννέα βολτ και λίγο σύρμα, και μια βάση - μια ξύλινη σανίδα. Όλα φαίνονται στη φωτογραφία:

Το πρώτο βήμα στη δράση σας θα είναι να ανοίξετε μια τρύπα για το σωλήνα στη βάση της βάσης. Πρέπει να πάρετε ένα τρυπάνι με ένα τρυπάνι με πούπουλα της απαιτούμενης διαμέτρου, έτσι ώστε ο σωλήνας PVC να εφαρμόζει σφιχτά.

Στη συνέχεια, κάνετε δύο μέσα από τρύπεςκαι από τις δύο πλευρές του σωλήνα. Η απόσταση μεταξύ των οπών είναι τέτοια που κατά την εισαγωγή της πάστας και τάνυση μεταξύ των πάστες της τσίχλας, έτσι ώστε το λάστιχο να τεντώνεται ελαφρά. Βεβαιωθείτε ότι το λάστιχο δεν είναι πολύ σφιχτό, διαφορετικά θα σταματήσει τον κινητήρα.

Στη συνέχεια κάνουμε άλλες δύο τρύπες στο σωλήνα. Η πρώτη τρύπα πρέπει να τρυπηθεί ελαφρώς ψηλότερα από την πρώτη στον ίδιο άξονα. Η δεύτερη τρύπα πρέπει να είναι ακριβώς κάθετη προς την κάτω. Δείτε προσεκτικά τη φωτογραφία:

Τώρα πρέπει να αφαιρέσετε το μελάνι από την πάστα. Χρησιμοποίησα κολλητική ταινία, όπως αυτές που συνοδεύουν τις σακούλες σκουπιδιών, για να καθαρίσω την πάστα. Τι χρησιμοποιείτε, σκεφτείτε μόνοι σας.

Στη συνέχεια κόβετε ένα κομμάτι ζυμαρικό στο μήκος εσωτερική διάμετροςΣωλήνες PVC. Στη συνέχεια, πάρτε έναν συνδετήρα και κόψτε ένα κομμάτι αρκετά μακριά, ώστε το κομμάτι να προεξέχει από το σωλήνα κατά τουλάχιστον ένα εκατοστό. Δείτε φωτογραφία:

Όπως πιθανώς μαντέψατε, θα χρειαστούμε δύο από αυτούς τους κυλίνδρους. Πριν από τη συναρμολόγηση, είναι απαραίτητο να συναρμολογήσετε το διηλεκτρικό φιλμ. Είναι κατασκευασμένο από ταινία και το λάστιχο μας. Η ελαστική ταινία καλύπτεται με ταινία έτσι ώστε οι πλευρές της κόλλας να είναι κολλημένες μεταξύ τους. Δεν χρειάζεται να κολλήσετε πάνω από τη λωρίδα της ταινίας, αλλά απλώς βάλτε μια ελαστική ταινία από πάνω για να την πιέσετε στους κυλίνδρους μας.

Στη συνέχεια παίρνουμε μια γόμα μολυβιού και συναρμολογούμε τη δομή μας όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Για αξιοπιστία σύνδεσης υπερκόλλαΟ άξονας του κινητήρα είναι κολλημένος στη γόμα και τον συνδετήρα.

Το επόμενο βήμα είναι να προσθέσετε βούρτσες που συγκεντρώνουν τη φόρτιση. Η κάτω βούρτσα, όπως φαίνεται στην εικόνα στα αριστερά, περνά από την τρύπα στο κάτω μέρος, η άκρη του σύρματος πρέπει να χαλαρώσει. Θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι τα πινέλα είναι κοντά στο λάστιχο, αλλά δεν πρέπει να το αγγίζουν. Η επάνω βούρτσα, όπως φαίνεται στην εικόνα στα δεξιά, περνά από την επάνω τρύπα.

Το επόμενο στάδιο και το φινάλε είναι να καλύψετε την καμένη λάμπα με ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο. Το κλειδί είναι να παρέχετε στο αλουμίνιο περισσότερη φόρτιση για να συλλέξετε όσο το δυνατόν περισσότερο. Στη συνέχεια, συνδέουμε το επάνω σύρμα σε αυτό το αλουμινόχαρτο στη λάμπα και εισάγουμε το λαμπτήρα-ηλεκτρόδιό μας στην κορυφή ολόκληρης της δομής. Λοιπόν, τώρα ξέρετε πώς να φτιάξετε μόνοι σας μια γεννήτρια Van de Graaff.

Γεννήτρια Van de Graaffικανό να παράγει ηλεκτροστατικά δυναμικά εκατοντάδων χιλιάδων βολτ. Τέτοιες εγκαταστάσεις είναι διαθέσιμες σε πολλά εργαστήρια και πολυτεχνικά μουσεία, όπου χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία πειραμάτων που σχετίζονται με την ηλεκτρική ενέργεια. Είναι αλήθεια ότι χρησιμοποιούν γεννήτριες με ύψος δύο ανθρώπων. Θα προσπαθήσουμε να δημιουργήσουμε μια συμπαγή επιτραπέζια εγκατάσταση.

Η γεννήτρια πήρε το όνομά της από τον Ολλανδό φυσικό R. J. Van de Graaff, ο οποίος τη σχεδίασε το 1931 για τα πειράματά του στην ηλεκτροστατική. Από τότε, εγκαταστάσεις που εκτοξεύουν σπινθήρες μπορούν να βρεθούν ακόμη και σε μια σχολική τάξη φυσικής και μερικές φορές ονομάζονται μηχανές ηλεκτροφόρου. Θα προσπαθήσουμε να φτιάξουμε με τα χέρια μας περίπου την ίδια γεννήτρια που σκόπευε ο ίδιος ο Van de Graaff.

Για να σχεδιάσετε μια γεννήτρια Van de Graaff θα χρειαστείτε:

• άδειο μεταλλικό κουτί σόδας.
• μικρό γαρύφαλλο?
• ελαστικός δακτύλιος πλάτους περίπου 0,5 cm και διάμετρος 8 - 10 cm.
• γυάλινη ηλεκτρική ασφάλεια διαστάσεων 5x20 mm.
• ηλεκτρικός κινητήρας συνεχές ρεύμα(για παράδειγμα, από ένα παιχνίδι)?
• κλιπ κροκόδειλου?
• θήκη μπαταρίας?
• Κύπελλο από φελιζόλ ή χάρτινο κύπελλο.
• πιστόλι θερμής κόλλας ή σωλήνας κόλλας για πλαστικό.
• δύο κομμάτια ηλεκτρικού καλωδίου χαλκού.
• δύο μήκη υδραυλικού σωλήνα PVC 3/4 ιντσών.
• 3/4" ζεύξη PVC;
• T-Shape 3/4" PVC υδραυλικό μπλουζάκι.
• ηλεκτρική ταινία και ξύλινη βάση.

Η εγκατάσταση μπορεί να φαίνεται περίπλοκη, αλλά αν κοιτάξετε τις εικόνες, θα δείτε ότι μπορεί να εγκατασταθεί σε ένα μόνο βράδυ. Το κύριο πράγμα είναι να αποθηκεύσετε όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα.

Εγκατάσταση γεννήτριας

Ξεκινήστε την εγκατάσταση με ξύλινη βάση. Κολλήστε πάνω του ένα κομμάτι 5 - 7 εκ πλαστικό σωλήναΔιάμετρος 3/4 ίντσας. Η γεννήτρια σας θα τοποθετηθεί σε αυτό το θεμέλιο έτσι ώστε, εάν είναι απαραίτητο, να μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα εάν, για παράδειγμα, χρειαστεί να αντικαταστήσετε το λάστιχο σε αυτό ή να κάνετε αλλαγές στο σχέδιο.

Ένας ηλεκτρικός κινητήρας εισάγεται σε έναν από τους αγκώνες του μπλουζάκι υδραυλικών εγκαταστάσεων. Δεδομένου ότι ο κινητήρας είναι συνήθως μικρής σε διάμετρο, πρέπει να είναι τυλιγμένος σε χαρτί ή ηλεκτρική ταινία έτσι ώστε το σώμα να εφαρμόζει στον σωλήνα με κάποια δύναμη. Τραβήξτε ένα κομμάτι πλαστικού σωλήνα κατάλληλης διαμέτρου στον άξονα του κινητήρα.

Στη συνέχεια, ανοίξτε μια μικρή τρύπα στο πλάι του σωλήνα Τ. Τοποθετήστε το άκρο μέσα από αυτό λανθάνον σύρμα, «χαλαρά» σε μορφή βούρτσας ή βούρτσας με τέτοιο τρόπο ώστε, τοποθετώντας το κοντά σε λαστιχάκι, να είναι δυνατή η αφαίρεση ηλεκτροστατικού φορτίου από αυτό.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ταινία ή ταινία για να στερεώσετε το καλώδιο στη θέση του. Τοποθετήστε το δακτυλιοειδές λάστιχο στο κάτω μέρος της τροχαλίας και τραβήξτε το υπόλοιπο μέρος προς τα πάνω, όπως φαίνεται στην εικόνα.

Στη συνέχεια, κόψτε έναν κύλινδρο μήκους 5 έως 7 cm από τον υδραυλικό σωλήνα 3/4 ιντσών. Θα πρέπει να στερεωθεί στην κορυφή του συνδετήρα σχήματος Τ, όπως φαίνεται στην εικόνα. Τραβήξτε το λάστιχο μέχρι το πάνω μέρος και στερεώστε τη θέση με ένα καρφί.

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το μήκος του σωλήνα πρέπει να είναι τέτοιο ώστε η ελαστική ταινία να μην τεντώνεται πολύ. Διαφορετικά, λόγω αυξημένης τριβής, ο κινητήρας θα λειτουργεί με υπερβολικό φορτίο.

Κόψτε τον πάτο ύψους 1,5-2 cm από το κύπελλο πολυστυρενίου, γυρίστε το ανάποδα και κόψτε μια τρύπα στον πάτο, ώστε να εφαρμόζει σφιχτά στον σωλήνα 3/4 ιντσών.

Τώρα ανοίξτε τρεις τρύπες στο επάνω μέρος του συνδέσμου. Δύο από αυτές τις τρύπες θα πρέπει να είναι διαμετρικά αντίθετες μεταξύ τους, ώστε ένα μικρό καρφί να χωράει μέσα από αυτές για να λειτουργήσει ως γέφυρα για το λάστιχο. Η τρίτη οπή βρίσκεται ανάμεσα στις άλλες δύο με τέτοιο τρόπο ώστε η συρμάτινη βούρτσα που έχει εισαχθεί σε αυτήν, όπως και η κάτω βούρτσα, σχεδόν αγγίζει το λάστιχο όταν τεντώνεται.

Η βούρτσα εισάγεται στον σύνδεσμο και ο ίδιος ο σύνδεσμος τοποθετείται στον σωλήνα 3/4 ιντσών, πάνω από το κολάρο του κυπέλλου. Το λάστιχο μπαίνει στο μανίκι και συγκρατείται στη θέση του με ένα καρφί, όπως πριν. Παρεμπιπτόντως, τα μεμονωμένα καλώδια της "φούντας" πρέπει να στρίβονται μεταξύ τους σχεδόν σε όλο το μήκος, έτσι ώστε τα μεμονωμένα σύρματα να μην χωρίζονται.

Τώρα το μόνο που μένει είναι να τοποθετήσετε τον γυάλινο σωλήνα στη θέση του. Ο ευκολότερος τρόπος είναι να το πάρετε από ηλεκτρική ασφάλεια, όπως αυτή που χρησιμοποιείται σε συσκευές ραδιοφώνου. Χρησιμοποιώντας ένα συγκολλητικό σίδερο, θερμάνετε προσεκτικά το μεταλλικό καπάκι στη μία άκρη της ασφάλειας και αφαιρέστε το από το σωλήνα με πένσα. Κάντε το ίδιο με το άλλο καπάκι.

Στη συνέχεια, τραβήξτε το άκρο του καρφιού από τη μία τρύπα του συνδέσμου και βάλτε το γυάλινο σωλήνα πάνω του έτσι ώστε το λάστιχο να είναι πάνω στο σωλήνα. Τοποθετήστε ξανά το καρφί στη δεύτερη τρύπα.

Κολλήστε το «κολάρο» από φελιζόλ στον σωλήνα. Είναι καλύτερο να το κάνετε αυτό με ένα πιστόλι θερμότητας, καθώς η κόλλα σκληραίνει γρήγορα και δεν διαλύει το πλαστικό.

Αλλά, κατ 'αρχήν, το ίδιο πράγμα μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ένα άλλο κατάλληλη κόλλαγια πλαστικό.

Τώρα είστε έτοιμοι να εγκαταστήσετε το αλουμινένιο κουτί. Είναι καλό για υψηλή τάση επειδή έχει στρογγυλεμένες άκρες, γεγονός που ελαχιστοποιεί την εκφόρτιση κορώνας. Το μόνο που μένει είναι κοφτερό μαχαίρικόψτε προσεκτικά επάνω κάλυμμα, λειάνετε τις κομμένες άκρες, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα κατσαβίδι και, αναποδογυρίζοντας το δοχείο, τοποθετήστε το στο κολάρο από πολυστυρένιο, περνώντας το ελεύθερο άκρο της επάνω συρμάτινης «βούρτσας» μέσα.

Το τελευταίο βήμα είναι να συνδέσετε τον κινητήρα με την μπαταρία χρησιμοποιώντας καλώδια. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση τροφοδοσίας πρέπει να αντιστοιχεί σε αυτήν για την οποία έχει σχεδιαστεί ο ηλεκτροκινητήρας που χρησιμοποιείτε.

Αν οι φούντες είναι στην κορυφή και κάτω μέρητα δοχεία έχουν τοποθετηθεί σωστά - πολύ κοντά στην ελαστική ταινία, αλλά χωρίς να την αγγίξετε, θα πρέπει να αισθανθείτε ελαφρύ ηλεκτρικότρυπήστε αμέσως μόλις φέρετε το δάχτυλό σας κοντά στο αλουμινένιο κουτί.

Εκκίνηση και ρύθμιση της γεννήτριας Van de Graaff

Εάν δεν βρείτε σημάδια υψηλής ηλεκτροστατικής τάσης όταν ο κινητήρας λειτουργεί (χωρίς σπινθήρες, το κουτί δεν τραβάει λωρίδες χαρτιού), τότε θα πρέπει να ξεκινήσετε τη ρύθμιση της γεννήτριας.

Δοκιμάστε πρώτα έναν διαφορετικό τύπο ελαστικού. Ορισμένοι τύποι καουτσούκ έχουν κάποια αγωγιμότητα και ως εκ τούτου δεν μπορούν να παρέχουν υψηλές δυνατότητες.

Βεβαιωθείτε ότι όλα τα μέρη εγκατάστασης είναι καθαρά. Η βρωμιά και το γράσο μπορεί επίσης να προκαλέσουν δυσλειτουργία της μονάδας σας.

Ελέγξτε εάν η επάνω βούρτσα είναι σε αξιόπιστη επαφή με το μέταλλο του κουτιού. Μερικά βάζα έχουν πλαστική επίστρωση στο εσωτερικό. Τότε είναι καλύτερα να πάρετε ένα άλλο βάζο.

Ελέγξτε για τυχόν αιχμηρές άκρες που εκτείνονται πέρα ​​από την εγκατάσταση. Μπορούν να γίνουν πηγή εκφόρτισης κορώνας και η τάση δεν θα συσσωρευτεί.

Βεβαιωθείτε ότι οι βούρτσες δεν αγγίζουν το ίδιο το λάστιχο. Θα πρέπει να υπάρχει κάποιο κενό μεταξύ τους.

Κύκλωμα γεννήτριας Van de Graaff: 1 - άξονας ηλεκτρικού κινητήρα; 2 - γυάλινος σωλήνας. 3 - γαρίφαλα? 4 - συρμάτινη βούρτσα. 5 - σφαίρα? 6 - ελαστική ταινία. 7 - συρμάτινη βούρτσα.

Ελέγξτε την ορθότητα ολόκληρης της εγκατάστασης συγκρίνοντας τι έχουμε κάνει διάγραμμα κυκλώματοςεγκαταστάσεις.

Αφού ρυθμιστεί η γεννήτρια, συμβουλευτείτε τον καθηγητή φυσικής σας σχετικά με τα ενδιαφέροντα πειράματα που μπορείτε να εκτελέσετε χρησιμοποιώντας τη γεννήτρια που φτιάξατε. Για παράδειγμα, αν κρεμάσετε ένα μάτσο λωρίδες χαρτιού σε ένα αλουμινένιο κουτί με τη γεννήτρια απενεργοποιημένη, τότε καθώς αυξάνεται η τάση σχηματίζουν ένα είδος εξωτικού «μπουκέτο».

Ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια γεννήτρια Van de Graaff για να προσπαθήσετε να αποκτήσετε ηλεκτρίτες - αιώνιες πηγές ηλεκτρική τάση, τα οποία χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, σε μικροσκόπια.