Cum să faci un generator van de graaff cu propriile mâini

Fizicianul american Robert van de Graaf a avut șansa să se nască și să creeze la intersecția a două mari ere științifice - electricitatea și fizica nucleară. Generatorul creat de el în 1929, care a rămas în istorie sub numele său, a fost destinat primei cercetări nucleare fizice ca accelerator de particule. După numai doi ani, instalația a dat descărcări cu o putere de până la 7 milioane de volți.

Principiul de funcționare al generatorului Van de Graaff

Generatorul Van de Graaff este unul dintre primele acceleratoare liniare. Cu toate acestea, reproducerea modelului său actual este în puterea oricui înțelege chiar și puțin despre inginerie electrică.

Generatorul este format din două sfere, care sunt alimentate cu sarcini pozitive și negative, o bandă dielectrică în buclă întinsă pe 2 role rotative (superioare și inferioare), doi electrozi sub formă de perii amplasați în apropierea rolelor, cu electrodul superior închis de suprafața interioară a sferei, iar cea inferioară conectată la o sursă de înaltă tensiune.

Dispozitivul începe să funcționeze cu rotirea benzii întinse peste role. Rola superioară este realizată din material dielectric, iar rola inferioară este realizată din metal împământat. Electrodul de sus este conectat la o sferă de metal, în timp ce electrodul de jos, conectat la o sursă de înaltă tensiune, ionizează aerul din jur și creează ioni pozitivi care se „lipesc” de centura în mișcare.

Acesta, ca un transportor, „livrează” sarcini pozitive „în sus”, unde electrodul periei le scoate din rolă, transferându-le pe suprafața interioară a sferei, unde se acumulează sarcinile.

În același timp, sarcinile negative se acumulează pe cealaltă sferă. De îndată ce potențialul acumulat atinge un nivel critic, are loc o descărcare electrică.

În zorii erei nucleare, generatorul Van de Graaff a fost folosit pentru un timp ca accelerator liniar de particule. Dar „cariera” lui științifică activă nu a durat mult. Foarte curând, au apărut acceleratoarele de nouă generație, incomensurabile ca putere și capacități față de predecesorul lor.

Cu toate acestea, spre deosebire de „semenii” săi, dispozitivele electrice de la mijlocul secolului trecut, anulate ca deșeuri, generatorul Van de Graaff duce o viață destul de activă. De la centre de cercetare de frunte, s-a mutat la clasele de fizică școlară și laboratoarele de institut, devenind, de exemplu, un ajutor didactic indispensabil pentru modelarea evacuărilor naturale în mediu gazos.

Poate că unul dintre cele mai faimoase experimente se numește „păr pe cap”. Pentru a face acest lucru, trebuie să stați pe un covoraș de cauciuc sau pe o placă de lemn și să atingeți generatorul Van de Graaff inclus. Proprietarii de păr luxuriant așteaptă o surpriză demnă de o poză cu postare ulterioară pe Instagram.

Generator de bricolaj Van de Graaff

Ea întruchipează binecunoscuta teză: „Totul ingenios este simplu”. Pe YouTube și pe site-urile de internet, puteți găsi zeci de versiuni ale generatoarelor Van de Graaff funcționale, realizate de meșteri din materiale improvizate absolut accesibile - creioane, țevi de apă din PVC, benzi de cauciuc, agrafe, baterii, motoare electrice din jucării, bandă adezivă , fire, etc. e. Această listă este limitată doar de imaginația și calificările inventatorilor.

Cea mai accesibilă opțiune este cu tăierea țevilor din PVC, în interiorul căreia sunt atașate role rotative de axe, interconectate printr-o bandă puternică. Pentru a stabili axele, este necesar să faceți găuri paralele în partea de sus și de jos cu un fier de lipit încălzit.

O altă gaură pentru perie este făcută perpendicular pe axa inferioară. Rola inferioară și peria sunt conectate la un motor electric. Ca sferă, poți folosi o cutie de sifon uzată cu o capacitate de 0,33 litri. O perie este atașată pe partea îndreptată spre interiorul tubului pentru a îndepărta sarcina pozitivă. După aceea, structura este asamblată. Totul poate fi lansat. După câteva minute, ar trebui să aduceți sfera borcanului la un firicel de apă și se va abate ușor sub influența unui câmp magnetic. Q.E.D.