Генератор Ван де Грааф: устройството, принципът на работа и приложение

Генераторът на Ван де Грааф е изобретен в началото на двадесети век. Той е използван за различни цели, по-специално за ядрени изследвания. По-късно заявлението се стесни. Днес можете да го купите като играчка и да я покажете на децата, левитация на различни предмети. Също така генераторът може да бъде изграден самостоятелно. След това тя ще се превърне в отличен образователен модел, с който се извършват различни експерименти.

Детски трикове

Искате ли да създадете "магия"? Вземете торбичка от полиетилен, нарязайте и двата края и го завържете на нишка, за да направите лъка. След това обичайният владетел, изработен от пластмаса, разтривайте го леко около вълненото нещо и го занесете с лък: полетът ще започне ...

Готова "магическа пръчка" с фигурки, с които можете да правите такива трикове, можете да купите в магазина.

Но най-простият вариант да видите "магия" е просто да ударите котката. След това можете да усетите и да видите статично електричество, което е възникнало.

Но играчката, повтаряйки дизайна на генератора Van de Graaf, работи с батерия. При натискане на бутона, на върха се създава електростатично зареждане. Следователно, цифрата го приема и таксите със същото име започват да се отблъскват. Тъй като фигурата е издълбана по определен начин, тя е "напомпана" и получава обем. Ако зареждането се отслаби, просто трябва отново да натиснете бутона "magic".

Малко история

Разбира се, генераторът Van de Graaf не е само детски играчки. Самият физик създава своето въображаемо мислене за сериозни изследвания в секцията на атомната физика. Първата демонстрационна извадка е направена през 1929 г. Беше малко. По-впечатляващи размери бяха получени от генератора Van de Graaf, монтиран на релси за дирижабли. Моделът се състои от два стълба, на върха на които са поставени кухи сфери от алуминий с диаметър от 15 фута.

Инсталациите, построени през 1931 и 1933 г., достигат мощност от седем милиона волта. Но само първият генератор на Ван де Грааф е осигурил такса до 80 киловолта.

Принцип на действие

Вътре, диелектрична лента от хартия се върти вертикално. Ролката, разположена отгоре, е диелектрик, а дъното е направена от метал и е свързана към земята. Четният електрод в сферата премахва и доставя заряд, който е разпределен равномерно в сферата. До електрода долу, въздухът е йонизиран, полезните йони се утаяват върху лентата, а частта, която се издига, се зарежда.

За да се получи висока разлика в потенциала в линейните ускорители на частици (за които са необходими тези генератори), бяха използвани две сфери с различни заряди. Един от тях се натрупа положителен, а другият - отрицателен. Когато концентрацията достигна определено ниво, между тях се плъзна електрически ток. Той беше този, който беше разследван. Напрежението тук достигна милиони волта.

По-ранни устройства бяха използвани за ядрени изследвания и ускоряване на частиците. След като имаше други начини за ускоряване, те започнаха да се използват в тази сфера много по-рядко. Понастоящем генераторът Van de Graaff се използва най-вече за моделиране. Например, използването му за симулиране на заустванията на природен газ. Вместо ленти, инсталациите често използват вериги, състоящи се от пластмасови и железни връзки.

Какво трябва да направите сами за устройството

Моделът е лесно да се изгради от импровизирани средства. Генераторът Van de Graaf, събран със собствените си ръце, се състои от следните компоненти:

• молив;
• отрязване на PVC тръби;
• гумени ленти;
• хартиени клипове;
• алуминиево фолио;
• двигателя от играчката;
• неизправна крушка;
• сухи пасти от дръжката;
• батерии за девет волта;
• Скоч лента;
• тел;
• таблетки.

Всички елементи трябва да са сухи, както и въздуха в стаята. В противен случай дизайнът няма да работи или ще бъде, но много слабо.

Това ще доведе генераторът Ван де Грааф. Снимката по-долу показва как трябва да изглежда моделът.

Как генераторът се прави независимо

Първо, пробийте дупка върху дъската, която ще се превърне в основата на конструкцията. Сондажът е избран с подходящ диаметър, формата му е като перо. След това на тръбата направете два отвора: отгоре и отдолу, за пасти. Направете още две дупки: една леко над горната част, а втората - перпендикулярна на долната.

След това пастата трябва да бъде напълно почистена от мастило. Нарежете парче, съответстващо на вътрешния диаметър на тръбата. Вземете хартиена скоба, изправете и изрежете парче с достатъчна дължина, така че да излиза от тръбата с един сантиметър.

За производството на диелектрична лента се използва лепяща лента. Гумената лента е залепена така, че и двете страни да са лепкави.

Приготвените елементи се събират.

Добавете четки, които събират таксата. В долната част четката преминава през дупката и върхът е пухкав. Четките трябва да са близо до еластичната лента, но не я докосвайте. Горният проход минава през отвора в горната част.

След това, като се използва фолио от алуминий, поставена не работеща лампа. Горният проводник е прикрепен към фолиото. Лампата се поставя в горната част на конструкцията.

Генераторът на Ван де Грааф е готов.

експерименти

Ако на горния електрод са прикрепени няколко нишки и ръцете са приближени, те "стоят в края" и обвиват пръстите си около тях. Опитайте се да провеждате експерименти на тъмно.

За да получите по-мощно напрежение, свържете два генератора.

Добра възможност за експериментите ще бъде банката Leyden.

Най-известният опит е този, в който косата стои в края. За да направите това, стойте гумена мат, дървена дъска или шперплат. Поставете ръка върху сферата (в същото време генераторът трябва да бъде изключен, за да не бъде ударен от електрически ток). След като включите устройството, ще премине искра, което ще доведе до престоя на косата.

Генераторът трябва да се изхвърли след всяка употреба и да се работи с него много внимателно, тъй като токът може да стане смъртоносен за хората.