Van de Graaff-generatorn uppfanns i början av 1900-talet. Den användes för olika ändamål, i synnerhet för kärnforskning. Senare minskade tillämpningen. Idag kan du köpa den som en leksak och visa för barn hur olika föremål svävar. Du kan också bygga en generator själv. Då blir det en utmärkt träningsmodell med vilken olika experiment genomförs.
Babytrick
Vill du skapa "magi"? Ta en plastpåse, klipp av båda ändarna och knyt med ett snöre för att göra en rosett. Gnugga sedan en vanlig plastlinjal väl på ett ylleföremål och för det till fören: flygningen börjar …
Du kan också köpa ett färdigt "trollspö" med figurer som du kan göra sådana knep med i butiken.
Men det enklaste sättet att se "magin" är bara att klappa katten. Då kan du både känna och se den resulterande statiska elektriciteten.
Och här är en leksak som upprepar designenVan de Graaff generator, batteridriven. När knappen trycks in skapas en elektrostatisk laddning i spetsen. Därför adopterar statyetten det, och laddningar med samma namn börjar stöta bort varandra. Eftersom figuren är snidad på ett visst sätt "blåses den upp" och får volym. Om laddningen försvagas behöver du bara trycka på den "magiska" knappen igen.
Lite historia
Van de Graaff-generatorn är naturligtvis inte bara barnleksaker. Fysikern själv skapade sin idé för att bedriva seriös forskning inom atomfysiken. Det första demonstrationsprovet gjordes 1929. Den var liten i storleken. Mer imponerande dimensioner erhölls av Van de Graaff-generatorn, monterad på skenor för luftskepp. Modellen bestod av två pelare toppade med ihåliga aluminiumsfärer femton fot i diameter.
Installationerna som byggdes 1931 och 1933 nådde en effekt på sju miljoner volt. Men endast en laddning på upp till åttio kilovolt gavs av den första Van de Graaff-generatorn.
Driftsprincip
En dielektrisk tejp av papper roterar vertik alt inuti. Rullen som ligger på toppen är en dielektrikum, och den nedre är gjord av metall och är ansluten till marken. Borstelektroden i sfären tar bort och tillför laddningen, som fördelades jämnt i sfären. Nära elektroden nedanför joniseras luften, användbara joner lägger sig på tejpen och den del av den som går upp laddas.
För att få en hög potentialskillnad i linjära partikelacceleratorer (vilket är vad dessa generatorer var till för), användes två sfärer med olika laddningar. I en av dem ackumulerade positiva, och i den andra - negativa. När koncentrationen nådde en viss nivå hoppade en elektrisk urladdning mellan dem. Det var han som utreddes. Spänningen här nådde miljontals volt.
Tidigare användes enheter för kärnforskning och partikelacceleration. Efter att andra accelerationsmetoder dök upp började de användas mycket mindre ofta i detta område. För närvarande används Van de Graaff-generatorn mest för modellering. Till exempel, med dess hjälp, imiteras naturgasutsläpp. Istället för tejp använder installationer ofta kedjor som består av plast- och järnlänkar växelvis.
Vad du behöver för att montera enheten själv
Modellen är lätt att bygga själv från improviserade metoder. Van de Graaff-generatorn, monterad med sina egna händer, består av följande komponenter:
- penna;
- pvc-rörskärning;
- gummi;
- klammer;
- aluminiumfolie;
- motor från leksaker;
- trasig glödlampa;
- torrpastor från pennan;
- 9 volts batterier;
- tejp;
- wires;
- brädor.
Alla element måste vara torra, liksom luften i rummet. Annars kommer designen helt enkelt inte att fungera eller kommer, men mycketsvagt.
Så här kommer Van de Graaff-generatorn att bli. Bilden nedan visar hur modellen ska se ut.
Hur generatorn tillverkas av dig själv
Först borras ett hål på plankan, som kommer att bli basen för strukturen. Borren väljs med en lämplig diameter, formen är i form av en penna. Sedan görs två hål på röret: topp och botten, för pastor. Gör två hål till: ett precis ovanför toppen och det andra - vinkelrätt mot botten.
Närnäst måste pastan rengöras helt från bläck. Klipp ut en bit som motsvarar rörets innerdiameter. De tar ett gem, rätar till det och skär av en bit tillräckligt lång så att den sticker ut en centimeter från röret.
Dielektrisk tejp är gjord av självhäftande tejp. Gummit limmas så att båda sidor också är klibbiga.
Förberedda föremål samlas in.
Lägg till borstar som tar upp laddning. I botten passerar borsten genom hålet, och spetsen görs fluffig. Borstarna ska vara nära resåren, men inte röra den. Toppen träs genom hålet upptill.
Därefter klistras en glödlampa som redan är ur funktion med hjälp av aluminiumfolie över. Den övre tråden är fäst vid folien. Lampan sätts in ovanpå strukturen.
Van de Graaff generatorutbildning redo.
Experiment
Om du fäster flera trådar på den övre elektroden och för dina händer närmare kommer de att "stå på ända" och vira runt fingrarna. Testa att experimentera i mörker.
För att få en kraftigare spänning, anslut två generatorer.
Ett bra alternativ för experiment skulle vara en Leyden-burk.
Den mest kända upplevelsen är den där håret reser sig. För att göra detta, stå på en gummimatta, träskiva eller plywood. Handen placeras på sfären (medan generatorn måste stängas av för att inte bli chockad). När apparaten sätts på kommer en gnista att passera, vilket gör att håret reser sig.
Generatorn bör laddas ur efter varje användning och hantera den med extrem försiktighet, eftersom strömmen kan vara dödlig för människor.
