Ako vyrobiť van de graaffov generátor vlastnými rukami
Americký fyzik Robert van de Graaf mal šancu narodiť sa a tvoriť na rozhraní dvoch veľkých vedeckých epoch – elektriny a jadrovej fyziky. Ním vytvorený generátor v roku 1929, ktorý vošiel do histórie pod jeho menom, bol určený na prvý fyzikálny jadrový výskum ako urýchľovač častíc. Už po dvoch rokoch zariadenie vydávalo výboje s výkonom až 7 miliónov voltov.
Princíp činnosti Van de Graaffovho generátora
Van de Graaffov generátor je jedným z prvých lineárnych urýchľovačov. Reprodukovať jeho súčasný model je však v silách každého, kto čo len trochu rozumie elektrotechnike.
Generátor pozostáva z dvoch guľôčok, ktoré sú nabité kladným a záporným nábojom, dielektrickej slučkovej pásky natiahnutej cez 2 rotujúce valčeky (horný a spodný), dvoch elektród vo forme kief umiestnených v blízkosti valčekov, pričom horná elektróda je uzavretá k vnútorný povrch gule a spodná časť je napojená na zdroj vysokého napätia.
Zariadenie začne pracovať s rotáciou pásky natiahnutej cez valce. Horný valec je vyrobený z dielektrického materiálu a spodný valec je vyrobený z uzemneného kovu. Horná elektróda je spojená s kovovou guľou, zatiaľ čo spodná elektróda, pripojená k zdroju vysokého napätia, ionizuje okolitý vzduch a vytvára kladné ióny, ktoré sa „lepia“ na pohybujúci sa pás.
Ako dopravník „dodáva“ kladné náboje „hore“, kde ich kefová elektróda odoberá z valca a prenáša na vnútorný povrch gule, kde sa náboje hromadia.
Súčasne sa na druhej sfére hromadia záporné náboje. Akonáhle akumulovaný potenciál dosiahne kritickú úroveň, dôjde k elektrickému výboju.
Na úsvite jadrového veku sa Van de Graaffov generátor istý čas používal ako lineárny urýchľovač častíc. No jeho aktívna vedecká „kariéra“ netrvala dlho. Veľmi skoro sa objavili urýchľovače novej generácie, ktoré boli výkonom a schopnosťami neporovnateľné so svojím predchodcom.
Na rozdiel od svojich „rovesníkov“, elektrických zariadení z polovice minulého storočia, odpísaných do šrotu, však generátor Van de Graaff vedie pomerne aktívny život. Z popredných výskumných centier prešiel do školských fyzikálnych tried a ústavných laboratórií, stal sa napríklad nepostrádateľnou učebnou pomôckou na modelovanie prirodzených výbojov v plynnom prostredí.
Azda jeden z najznámejších experimentov sa volá „vlasy na hlave“. Aby ste to urobili, musíte sa postaviť na gumenú podložku alebo drevenú dosku a dotknúť sa dodávaného Van de Graaffovho generátora. Majiteľky bujných vlasov čakajú na prekvapenie hodné obrázku s následným zverejnením na Instagrame.
DIY generátor Van de Graaff
Stelesňuje známu tézu: „Všetko dômyselné je jednoduché.“ Na YouTube a na internetových stránkach nájdete desiatky verzií funkčných generátorov Van de Graaff vyrobených remeselníkmi z úplne cenovo dostupných improvizovaných materiálov - ceruzky, PVC vodné fajky, gumičky, sponky, batérie, elektromotory z hračiek, lepiaca páska e) Tento zoznam je obmedzený len predstavivosťou a kvalifikáciou vynálezcov.
Najdostupnejšou možnosťou je rezanie PVC rúrok, vo vnútri ktorých sú k osám pripevnené rotujúce valčeky, ktoré sú navzájom spojené silnou páskou. Na založenie osí je potrebné urobiť paralelné otvory v hornej a dolnej časti pomocou vyhrievanej spájkovačky.
Ďalší otvor pre kefu je vyrobený kolmo na spodnú os. Spodný valec a kefa sú spojené s elektromotorom. Ako guľu môžete použiť použitú plechovku sódy s objemom 0,33 litra. Kefka je pripevnená k strane smerujúcej k vnútornej strane trubice, aby sa odstránil kladný náboj. Potom je konštrukcia zostavená. Všetko sa dá spustiť. Po niekoľkých minútach by ste mali nádobu-guľu priviesť k pramienku vody, ktorá sa vplyvom magnetického poľa mierne odchýli. Q.E.D.
