Generator Van de Graaffa został wynaleziony na początku XX wieku. Był używany do różnych celów, w szczególności do badań jądrowych. Później aplikacja zawęziła się. Dziś można go kupić jako zabawkę i zademonstrować dzieciom lewitację różnych przedmiotów. Możesz też samodzielnie zbudować generator. Wtedy stanie się doskonałym modelem szkoleniowym, za pomocą którego przeprowadzane są różne eksperymenty.
Sztuczki dla dzieci
Czy chcesz stworzyć „magię”? Weź plastikową torbę, odetnij oba końce i zawiąż sznurkiem, aby zrobić kokardę. Następnie dobrze potrzyj zwykłą plastikową linijkę o wełniany przedmiot i przynieś ją na dziób: lot się rozpocznie …
Można też kupić gotową „magiczną różdżkę” z figurkami, za pomocą których można robić takie sztuczki w sklepie.
Ale najłatwiejszym sposobem zobaczenia „magii” jest pogłaskanie kota. Wtedy możesz zarówno poczuć, jak i zobaczyć powstałą elektryczność statyczną.
A oto zabawka, która powtarza wzórGenerator Van de Graaffa, zasilany bateryjnie. Po naciśnięciu przycisku na końcówce powstaje ładunek elektrostatyczny. Dlatego figurka przyjmuje ją, a podopieczni o tej samej nazwie zaczynają się nawzajem odpychać. Ponieważ figurka jest wyrzeźbiona w określony sposób, „nadmuchuje się” i nabiera objętości. Jeśli ładunek słabnie, wystarczy ponownie nacisnąć przycisk „magia”.
Trochę historii
Oczywiście generator Van de Graaff to nie tylko zabawki dla dzieci. Sam fizyk stworzył swój pomysł, aby przeprowadzić poważne badania w dziale fizyki atomowej. Pierwsza próbka demonstracyjna została wykonana w 1929 roku. Był mały. Bardziej imponujące wymiary uzyskał generator Van de Graaffa, montowany na szynach dla sterowców. Model składał się z dwóch filarów zwieńczonych pustymi aluminiowymi kulami o średnicy piętnastu stóp.
Instalacje zbudowane w latach 1931 i 1933 osiągnęły moc siedmiu milionów woltów. Ale pierwszy generator Van de Graaffa dostarczył tylko do osiemdziesięciu kilowoltów.
Zasada działania
Papierowa taśma dielektryczna obraca się wewnątrz pionowo. Rolka umieszczona na górze jest dielektrykiem, a dolna wykonana jest z metalu i jest połączona z masą. Elektroda szczotkowa w kuli usuwa i dostarcza ładunek, który został równomiernie rozłożony w kuli. W pobliżu elektrody poniżej powietrze jest zjonizowane, użyteczne jony osadzają się na taśmie, a część, która idzie w górę zostaje naładowana.
Aby uzyskać dużą różnicę potencjałów w liniowych akceleratorach cząstek (do czego służyły te generatory), zastosowano dwie kule o różnych ładunkach. W jednym z nich nagromadziły się pozytywne, aw drugim - negatywne. Gdy koncentracja osiągnęła pewien poziom, między nimi przeskoczyło wyładowanie elektryczne. To on był badany. Napięcie tutaj osiągnęło miliony woltów.
Wcześniej urządzenia były wykorzystywane do badań jądrowych i przyspieszania cząstek. Po pojawieniu się innych metod akceleracji zaczęto je stosować w tym obszarze znacznie rzadziej. Obecnie do modelowania najczęściej wykorzystywany jest generator Van de Graaffa. Na przykład za jego pomocą imitowane są wyładowania gazu ziemnego. Zamiast taśm w instalacjach często stosuje się łańcuchy składające się naprzemiennie z plastikowych i żelaznych ogniw.
Co jest potrzebne do samodzielnego montażu urządzenia
Model jest łatwy do zbudowania z improwizowanych środków. Generator Van de Graaffa, zmontowany własnymi rękami, składa się z następujących elementów:
- ołówek;
- cięcie rur pcv;
- gumy;
- zszywki;
- folia aluminiowa;
- silnik z zabawek;
- pęknięta żarówka;
- suche pasty z długopisu;
- Baterie 9 V;
- taśma klejąca;
- przewody;
- tablice.
Wszystkie elementy muszą być suche, podobnie jak powietrze w pomieszczeniu. W przeciwnym razie projekt po prostu nie zadziała lub będzie działał, ale bardzosłabo.
Tak będzie wyglądać generator Van de Graaffa. Poniższe zdjęcie pokazuje, jak powinien wyglądać model.
Jak sam generator jest tworzony
Najpierw w desce wiercony jest otwór, który stanie się podstawą konstrukcji. Wiertło dobierane jest o odpowiedniej średnicy, kształt ma postać długopisu. Następnie na tubie wykonuje się dwa otwory: górny i dolny, na pasty. Zrób jeszcze dwa otwory: jeden tuż nad górą, a drugi prostopadle do dołu.
Następnie pasta musi być całkowicie oczyszczona z atramentu. Wytnij kawałek odpowiadający wewnętrznej średnicy rury. Biorą spinacz do papieru, prostują go i odcinają kawałek na tyle długi, aby wystawał na centymetr z tuby.
Taśma dielektryczna jest wykonana z taśmy klejącej. Guma jest sklejona tak, że obie strony również są lepkie.
Przygotowane elementy są zbierane.
Dodaj pędzle, które zbierają ładunek. Na dole pędzel przechodzi przez otwór, a końcówka jest puszysta. Pędzle powinny być blisko gumki, ale jej nie dotykać. Blat jest przewleczony przez otwór na górze.
Następnie za pomocą folii aluminiowej przykleja się żarówkę, która już nie działa. Górny drut jest przymocowany do folii. Lampa jest umieszczona na górze konstrukcji.
Gotowe szkolenie z generatorów Van de Graaff.
Eksperymenty
Jeśli przymocujesz kilka nitek do górnej elektrody i zbliżysz dłonie, będą one „stać na końcu” i owijać się wokół palców. Spróbuj poeksperymentować w ciemności.
Aby uzyskać mocniejsze napięcie, podłącz dwa generatory.
Dobrą opcją do eksperymentów byłby słoik Leyden.
Najbardziej znanym doświadczeniem jest to, w którym włosy stają dęba. Aby to zrobić, stań na gumowej macie, drewnianej desce lub sklejce. Dłoń kładziemy na kuli (przy czym generator musi być wyłączony, żeby się nie porazić). Gdy urządzenie jest włączone, przeleci iskra, powodując, że włosy staną na głowie.
Generator powinien być rozładowywany po każdym użyciu i należy obchodzić się z nim z najwyższą ostrożnością, ponieważ prąd może być śmiertelny dla ludzi.
