Kā ar savām rokām izgatavot van de graaff ģeneratoru

Amerikāņu fiziķim Robertam van de Grāfam bija iespēja piedzimt un radīt divu lielu zinātnes laikmetu – elektrības un kodolfizikas – krustpunktā. Viņa 1929. gadā radītais ģenerators, kas vēsturē iegājis ar viņa vārdu, bija paredzēts pirmajam fizikālajam kodolpētījumam kā daļiņu paātrinātājs. Jau pēc diviem gadiem iekārta izdalīja izlādes ar jaudu līdz 7 miljoniem voltu.

Van de Graaff ģeneratora darbības princips

Van de Graaff ģenerators ir viens no pirmajiem lineārajiem paātrinātājiem. Tomēr tā pašreizējo modeli var reproducēt ikviens, kurš kaut nedaudz saprot elektrotehniku.

Ģenerators sastāv no divām sfērām, kuras tiek apgādātas ar pozitīvo un negatīvo lādiņu, dielektriskās cilpas lentes, kas izstieptas pa 2 rotējošiem rullīšiem (augšējo un apakšējo), diviem elektrodiem otu veidā, kas atrodas netālu no rullīšiem, un augšējais elektrods ir aizvērts sfēras iekšējā virsma, bet apakšējā savienota ar augstsprieguma avotu.

Ierīce sāk darboties ar lentes rotāciju, kas izstiepta pār veltņiem. Augšējais veltnis ir izgatavots no dielektriska materiāla, bet apakšējais veltnis ir izgatavots no iezemēta metāla. Augšējais elektrods ir savienots ar metāla sfēru, bet apakšējais elektrods, kas savienots ar augstsprieguma avotu, jonizē apkārtējo gaisu un rada pozitīvus jonus, kas "pielīp" pie kustīgās jostas.

Tas, tāpat kā konveijers, "piegādā" pozitīvos lādiņus "uz augšu", kur birstes elektrods tos noņem no veltņa, pārnesot uz sfēras iekšējo virsmu, kur uzkrājas lādiņi.

Tajā pašā laikā negatīvie lādiņi uzkrājas otrā sfērā. Tiklīdz uzkrātais potenciāls sasniedz kritisko līmeni, notiek elektriskā izlāde.

Kodollaikmeta rītausmā Van de Grāfa ģenerators kādu laiku tika izmantots kā lineārs daļiņu paātrinātājs. Bet viņa aktīvā zinātniskā "karjera" nebija ilga. Pavisam drīz parādījās jaunās paaudzes akseleratori, kuru jauda un iespējas nebija salīdzināmas ar savu priekšgājēju.

Tomēr atšķirībā no saviem "vienaudžiem", pagājušā gadsimta vidus elektroierīcēm, kas norakstītas lūžņos, Van de Graaff ģenerators dzīvo diezgan aktīvu dzīvi. No vadošajiem pētniecības centriem viņš pārcēlās uz skolas fiziskajām klasēm un institūtu laboratorijām, kļūstot, piemēram, par neaizstājamu mācību līdzekli dabisko izplūdumu modelēšanai gāzveida vidē.

Varbūt viens no slavenākajiem eksperimentiem tiek saukts par "mati uz gala". Lai to izdarītu, jums jānostājas uz gumijas paklājiņa vai koka dēļa un jāpieskaras komplektā esošajam Van de Graaff ģeneratoram. Sulīgu matu īpašnieces gaida bildes cienīgu pārsteigumu ar turpmāku publicēšanu Instagram.

DIY Van de Graaff ģenerators

Tas iemieso labi zināmo tēzi: "Viss ģeniālais ir vienkāršs." Vietnē YouTube un interneta vietnēs jūs varat atrast desmitiem strādājošu Van de Graaff ģeneratoru versiju, ko amatnieki izgatavojuši no absolūti pieņemamiem improvizētiem materiāliem - zīmuļiem, PVC ūdens caurulēm, gumijas lentēm, saspraudes, akumulatoriem, rotaļlietu elektromotoriem, līmlentes. , vadi utt. e. Šo sarakstu ierobežo tikai izgudrotāju iztēle un kvalifikācija.

Vispieejamākais variants ir ar PVC cauruļu griešanu, kuras iekšpusē pie asīm ir piestiprināti rotējoši veltņi, kas savstarpēji savienoti ar stipru lenti. Lai izveidotu cirvjus, ar apsildāmu lodāmuru ir jāizveido paralēli caurumi augšpusē un apakšā.

Vēl viens birstes caurums ir izveidots perpendikulāri apakšējai asij. Apakšējais veltnis un suka ir savienoti ar elektromotoru. Kā sfēru varat izmantot lietotu sodas kannu ar ietilpību 0,33 litri. Lai noņemtu pozitīvo lādiņu, tai pusei, kas vērsta uz caurules iekšpusi, ir piestiprināta birste. Pēc tam tiek veikta konstrukcijas montāža. Visu var palaist. Pēc pāris minūtēm burkas sfēra jānoved līdz ūdens strūklai, un tā magnētiskā lauka ietekmē nedaudz novirzīsies. Q.E.D.