Generator Van de Graaf: dispozitivul, principiul funcționării și aplicării

Generatorul lui Van de Graaf a fost inventat la începutul secolului al XX-lea. Acesta a fost folosit în diverse scopuri, în special pentru cercetarea nucleară. Ulterior, cererea a fost redusă. Astăzi puteți să-l cumpărați ca o jucărie și să îi arătați copiilor, prin levitatie de diverse obiecte. De asemenea, generatorul poate fi construit independent. Apoi va deveni un model educațional excelent, cu ajutorul căruia se desfășoară diferite experimente.

Trucuri pentru copii

Doriți să creați "magie"? Luați o pungă de polietilenă, tăiați ambele capete și legați-o pe un fir pentru a face un arc. Apoi, conducătorul obișnuit din plastic, frecați-l ușor de lucrul de lână și aduceți-l la arcul: zborul va începe ...

O "baghetă magică" pregătită cu figurine cu care puteți face astfel de trucuri, puteți cumpăra și cumpărați în magazin.

Dar cea mai simplă opțiune de a vedea "magie" este pur și simplu să-l învinge pe pisică. Apoi, puteți simți și vedea energia electrică statică care a apărut.

Dar jucăria, repetând designul generatorului Van de Graaf, rulează pe o baterie. Când butonul este apăsat, la vârf este creată o încărcătură electrostatică. Prin urmare, cifra o adoptă și acuzațiile cu același nume încep să se respingă reciproc. Deoarece cifra este sculptată într-un anumit mod, ea este "umflată" și primește volumul. Dacă taxa slăbește, trebuie doar să apăsați din nou butonul "magie".

Un pic de istorie

Desigur, generatorul Van de Graaf nu este doar jucăriile pentru copii. Fizicianul însuși și-a creat creierul pentru cercetări serioase în secțiunea de fizică atomică. Prima probă demonstrativă a fost făcută în 1929. Era mic. Dimensiunile impresionante au fost primite de către generatorul Van de Graaf, instalat pe șine pentru aeronave. Modelul a constat din doi stâlpi, la vârful cărora s-au așezat sfere goale din aluminiu cu un diametru de cincisprezece picioare.

Instalațiile construite în 1931 și 1933 au ajuns la o putere de șapte milioane de volți. Dar numai o taxă de până la optzeci kilovolți a fost furnizată de primul generator de Van de Graaf.

Principiul de funcționare

În interior, o bandă dielectrică de hârtie se rotește vertical. Cilindrul situat în partea de sus este un dielectric, iar fundul este din metal și este conectat la sol. Electrodul periei din sferă îndepărtează și furnizează o încărcătură, distribuită uniform în sferă. Lângă electrodul de dedesubt, aerul este ionizat, ionii folosiți se fixează pe bandă, iar partea care urcă este încărcată.

Pentru a obține o diferență mare de potențial în acceleratoarele de particule liniare (pentru care au fost necesare acești generatori) s-au folosit două sfere cu încărcături diferite. În una dintre ele, cele pozitive s-au acumulat, iar în celelalte cele negative. Când concentrația a ajuns la un anumit nivel, o descărcare electrică a alunecat între ele. A fost cel care a fost cercetat. Tensiunea a ajuns la milioane de volți.

Dispozitive anterioare au fost utilizate pentru cercetarea nucleară și accelerația particulelor. După ce au existat alte căi de accelerare, au început să fie folosite în această sferă mult mai rar. În prezent, generatorul Van de Graaff este utilizat în principal pentru modelare. De exemplu, utilizarea acestuia pentru a simula evacuările de gaze naturale. În locul benzilor, instalațiile folosesc adesea lanțuri care constau din legături de plastic și de fier.

Ce aveți nevoie pentru a construi singur dispozitivul

Modelul este ușor de construit de la mijloace improvizate. Generatorul Van de Graaf, asamblat cu mâinile sale, constă din următoarele componente:

• creion;
• tăierea țevi din PVC;
• benzi de cauciuc;
• clipsuri de hârtie;
• folie de aluminiu;
• motorul din jucărie;
• un bec inactiv;
• paste uscate din mâner;
• baterii pentru nouă volți;
• Scotch bandă;
• sârmă;
• tablete.

Toate elementele trebuie să fie uscate, precum și aerul din încăpere. Altfel, designul nu va funcționa sau va fi, dar foarte slab.

Asta va face generatorul Van de Graaf. Fotografia de mai jos arată cum ar trebui să arate modelul.

Cum se face generatorul independent

Mai întâi, forați o gaură pe scânduri, care va deveni baza structurii. Burghiul este selectat cu un diametru adecvat, forma sub formă de pene. Apoi, pe tub face două găuri: de sus și de jos, pentru paste. Faceți încă două găuri: una ușor superioară, iar a doua - perpendiculară pe cea inferioară.

Apoi, pasta trebuie curățată complet de cerneală. Tăiați o bucată corespunzătoare diametrului interior al țevii. Luați un clip de hârtie, îndreptați-l și tăiați o bucată de lungime suficientă, astfel încât să iasă din tub cu un centimetru.

Banda adezivă este utilizată pentru a realiza o bandă dielectrică. Banda de cauciuc este lipită astfel încât ambele fețe să fie lipite.

Elementele pregătite sunt colectate.

Adăugați perii care colectează încărcarea. În partea de jos, peria trece prin gaură, iar vârful este făcut pufos. Periile trebuie să fie aproape de banda elastică, dar nu atingeți-o. Pasul superior trece prin gaura din partea de sus.

După aceasta, folosind o folie din aluminiu lipită o lampă care nu funcționează. Sârma superioară este atașată la folie. Lampa este introdusă pe partea superioară a structurii.

Generatorul lui Van de Graaf este gata.

experimente

Dacă mai multe fire sunt atașate la electrodul superior și mâinile sunt apropiate, ei "stau la capăt" și își înfășoară degetele în jurul lor. Încercați să efectuați experimente în întuneric.

Pentru a obține o tensiune mai puternică, conectați două generatoare.

O opțiune bună pentru experimente va fi banca Leyden.

Cea mai renumită experiență este cea în care părul se află pe capăt. Pentru a face acest lucru, stați pe loc cauciuc mat, o placă din lemn sau placaj. Puneți mâna pe sferă (în același timp, generatorul trebuie să fie oprit astfel încât să nu fie lovit de un curent electric). După pornirea dispozitivului, va trece o scânteie, cauzând părul să se oprească.

Generatorul trebuie să fie descărcat după fiecare utilizare și să lucreze cu el foarte atent, deoarece curentul poate deveni mortal pentru oameni.