Generator Van de Graaf: uređaj, princip rada i primjene

Generator Van de Graafa izumio je početkom dvadesetog stoljeća. Koristi se za razne svrhe, posebno za nuklearna istraživanja. Kasnije je aplikacija sužena. Danas ga možete kupiti kao igračku i pokazati joj djeci, levitacija raznih objekata. Također generator može biti izgrađen samostalno. Zatim će postati izvrstan obrazovni model s kojim se provode razni eksperimenti.

Dječji trikovi

Želite li stvoriti "magiju"? Uzmite vrećicu od polietilena, odrežite oba kraja i pričvrstite je na konac da biste napravili luk. Onda je uobičajeni vladar od plastike, nježno ga trljao oko vunene stvari i donesi ga na pramac: počet će let ...

Spremni "čarobni štapić" s figuricama s kojima možete napraviti takve trikove, možete kupiti i kupiti u trgovini.

Ali najjednostavnija opcija za vidjeti "čaroliju" je jednostavno udariti mačku. Tada možete osjetiti i vidjeti statički elektricitet koji se pojavio.

No, igračka, ponavljajući dizajn generatora Van de Graaf, radi na bateriji. Kada pritisnete gumb, na vrhu se stvara elektrostatsko punjenje. Dakle, lik ga prihvaća, a optužbe istog imena počinju se odbijaju jedni druge. Budući da je lik uklesan na određeni način, to je "napuhan" i prima glasnoću. Ako se naboj slabi, samo trebate ponovo pritisnuti tipku "magic".

Malo povijesti

Naravno, generator Van de Graaf nije samo dječja igračka. Fizičar je sam stvorio svoju zamisao za ozbiljnim istraživanjima u dijelu atomske fizike. Prvi demonstracijski uzorak napravljen je 1929. godine. Bio je mali. Veće impresivne dimenzije primljene su od generatora Van de Graaf instaliran na tračnicama za zračne brodove. Model se sastojao od dva stupa, na čijem su vrhu postavljeni šuplji kuglice od aluminija promjera petnaest stopa.

Instalacije izgrađene 1931. i 1933. godine dosegnule su snagu od sedam milijuna volti. Ali samo naboj do osamdeset kilovoltova osigurao je prvi generator Van de Graaf.

Načelo rada

Unutar, dielektrična traka papira okreće okomito. Valjak smješten na vrhu je dielektrik, a dno je izrađeno od metala i povezano je s tlom. Električna četka u sferi uklanja i opskrbljuje naboj, koji se ravnomjerno raspodjeljuje u sferi. Uz donju elektrodu, zrak je ioniziran, korisni ioni se smjeste na traku, a dio koji se diže napuni.

Za dobivanje velike potencijalne razlike u akceleratorima linearnih čestica (za koje su potrebni ti generatori) korištene su dvije sfere s različitim nabojem. Jedan od njih akumulirao se pozitivno, a drugi - negativan. Kada je koncentracija dosegla određenu razinu, između njih je došlo do električnog pražnjenja. Bio je on koji je bio istražen. Napon ovdje dosegao je milijune volti.

Ranije su se uređaji koristili za nuklearno istraživanje i ubrzanje čestica. Nakon što su postojali drugi načini ubrzavanja, počeli su se koristiti na ovoj sferi mnogo rjeđe. Trenutačno generator Van de Graaff uglavnom se koristi za modeliranje. Na primjer, koristi se za simulaciju ispuštanja prirodnog plina. Umjesto trake, postrojenja često koriste lanci koji se sastoje od plastičnih i željeznih veza zauzvrat.

Ono što trebate sami izgraditi uređaj

Model je jednostavan za izgradnju od improviziranih sredstava. Generator Van de Graaf, okupljen vlastitim rukama, sastoji se od sljedećih komponenti:

• olovka;
• PVC cijevi za podrezivanje;
• gumene trake;
• papirnati isječci;
• aluminijska folija;
• motor iz igračke;
• prazna žarulja;
• suhe paste iz ručke;
• baterije za 9 volti;
• Scotch tape;
• žice;
• tablete.

Svi elementi moraju biti suhi, kao i zrak u sobi. Inače, dizajn neće raditi ili će biti, ali vrlo slab.

To će generator Van de Graaf izaći. Sljedeća slika pokazuje kako treba izgledati model.

Kako je generator samostalno

Prvo, bušite rupu na dasci, koja će postati temelj strukture. Bušilica se odabire odgovarajućim promjerom, oblikom u obliku pera. Zatim na cijev napravite dvije rupe: vrh i dno, za paste. Napravite još dvije rupe: jedna malo iznad vrha, a druga - okomita na donju.

Zatim, pasta mora biti potpuno očišćena od tinte. Izrežite komad koji odgovara unutarnjem promjeru cijevi. Uzmi kopču za papir, izravnajte i odrežite komad dovoljne duljine tako da izlazi iz cijevi za centimetar.

Ljepljiva traka koristi se za izradu dielektrične vrpce. Gumeni pojas je zalijepljen tako da su obje strane također ljepljive.

Prikupljeni su pripremljeni elementi.

Dodajte četke koje prikupljaju naplatu. Na dnu četke prolazi kroz rupu, a vrh je napravio pahuljasto. Četke trebaju biti blizu elastičnog pojasa, ali ne dodirujte ga. Gornji prolazak kroz rupu na vrhu.

Nakon toga, pomoću aluminijske folije zalijeplila je nekorištenu svjetiljku. Gornja žica pričvršćena je na foliju. Svjetiljka je umetnuta na vrh strukture.

Generator Van de Graaf je spreman.

pokusi

Ako su više niti pričvršćene na gornju elektrodu i približene su ruke, oni "stoje na kraju" i omataju prste oko njih. Pokušajte provesti eksperimente u mraku.

Da biste dobili jači napon, spojite dva generatora.

Dobar izbor za eksperimente bit će banka Leyden.

Najpoznatija je iskustva u kojoj se kosa nalazi na kraju. Da biste to učinili, stojite gumeni podmetač, drvenu ploču ili šperploču. Ruku stavite na kuglu (istodobno se generator mora isključiti tako da ga ne bi udario električna struja). Nakon uključenja uređaja, iskap će prolaziti, uzrokujući da kosa ostane na kraju.

Generator treba otpustiti nakon svake uporabe i raditi s njom vrlo pažljivo, jer struja može postati smrtonosna za ljude.