Generator Van de Graaf: peranti, prinsip operasi dan aplikasi

Penjana Van de Graaf dicipta pada awal abad ke-20. Ia digunakan untuk pelbagai tujuan, khususnya, untuk penyelidikan nuklear. Kemudian permohonan itu sempit. Hari ini anda boleh membelinya sebagai mainan dan menunjukkannya kepada kanak-kanak, levitation pelbagai objek. Juga, penjana boleh dibina secara berasingan. Kemudian ia akan menjadi model pendidikan yang sangat baik, dengan mana pelbagai eksperimen dijalankan.

Helah kanak-kanak

Adakah anda mahu mencipta "sihir"? Ambil beg polietilena, potong kedua-dua hujungnya dan ikat pada benang untuk membuat busur. Kemudian penguasa plastik yang biasa menggosok-gosokkan pada kain bulu dan membawanya ke busur: penerbangan akan mulai ...

Sedia "tongkat sihir" dengan patung-patung yang boleh anda lakukan seperti helah, anda boleh membeli di kedai.

Tetapi cara paling mudah untuk melihat "sihir" hanya untuk haiwan kucing. Kemudian anda boleh merasakan dan melihat elektrik statik yang telah timbul.

Tetapi mainan itu, mengulangi reka bentuk penjana Van de Graaf, berjalan pada bateri. Apabila butang ditekan, caj elektrostatik dicipta di hujung. Oleh itu, angka itu mengamalkannya, dan pertuduhan nama yang sama mula menangkis satu sama lain. Oleh kerana angka itu diukir dengan cara tertentu, ia "dinaikkan" dan mendapat kelantangan. Jika pertuduhan melemahkan, anda hanya perlu menekan butang "sihir" sekali lagi.

Sedikit sejarah

Sudah tentu, penjana Van de Graaf bukan hanya mainan kanak-kanak. Fizik itu sendiri mencipta idea untuk penyelidikan serius di bahagian fizik atom. Sampel demonstrasi pertama dibuat pada tahun 1929. Ia kecil. Dimensi yang lebih menarik telah diterima oleh penjana Van de Graaf yang dipasang di rel untuk kapal udara. Model ini terdiri daripada dua tiang, di bahagian atas yang diletakkan bola aluminium dengan diameter lima belas kaki.

Pemasangan yang dibina pada tahun 1931 dan 1933 mencapai kuasa tujuh juta volt. Tetapi hanya satu pertuduhan sehingga lapan puluh kilovolt disediakan oleh penjana pertama Van de Graaf.

Prinsip operasi

Di dalam, pita dielektrik dari kertas berputar secara menegak. Roller yang terletak di bahagian atas adalah dielektrik, dan bahagian bawahnya diperbuat daripada logam dan disambungkan ke tanah. Elektroda berus dalam sfera membuang dan membekalkan caj, yang diedarkan secara seragam dalam sfera. Di sebelah elektrod yang terletak di bawah, udara diionkan, ion berguna menetap di pita, dan bahagian yang naik dikenakan.

Untuk mendapatkan perbezaan potensi tinggi dalam pemecut zarah linier (yang mana penjana ini diperlukan), dua sfera dengan caj yang berbeza telah digunakan. Dalam salah satu daripada mereka, yang positif terkumpul, dan yang lain yang negatif. Apabila kepekatan mencapai tahap tertentu, pelepasan elektrik tergelincir di antara mereka. Ia adalah orang yang disiasat. Voltan di sini mencapai berjuta-juta volt.

Peranti terdahulu digunakan untuk penyelidikan nuklear dan pecutan zarah. Selepas terdapat cara lain untuk mempercepatkan, mereka mula digunakan dalam lingkungan ini lebih kerap. Pada masa ini, penjana Van de Graaff kebanyakannya digunakan untuk pemodelan. Sebagai contoh, menggunakannya untuk mensimulasikan pelepasan gas asli. Daripada pita, pemasangan sering menggunakan rantai yang terdiri daripada pautan plastik dan besi pada gilirannya.

Apa yang anda perlukan untuk membina peranti anda sendiri

Model ini mudah untuk membina diri anda dari cara improvisasi. Penjana Van de Graaf, dipasang dengan tangannya sendiri, terdiri daripada komponen berikut:

• Pensil;
• Pemangkasan paip PVC;
• Band getah;
• Klip kertas;
• Kerajang dari aluminium;
• Enjin dari mainan;
• Mentol lampu yang tidak berfungsi;
• Pasta kering dari pemegang;
• Bateri untuk sembilan volt;
• Pita Scotch;
• Wayar;
• Plat.

Semua unsur mesti kering, serta udara di dalam bilik. Jika tidak, reka bentuk tidak akan berfungsi atau akan tetapi sangat lemah.

Ini adalah apa yang penjana Van de Graaf akan berubah menjadi. Gambar di bawah menunjukkan bagaimana model harus kelihatan.

Bagaimana penjana dibuat secara bebas

Pertama, gerakkan lubang pada papan, yang akan menjadi pangkalan struktur. Bor ini dipilih dengan diameter yang sesuai, bentuknya dalam bentuk bulu. Kemudian di tiub membuat dua lubang: atas dan bawah, untuk pasta. Buat dua lagi lubang: satu sedikit di atas bahagian atas, dan kedua - serenjang dengan yang lebih rendah.

Seterusnya, pasta mesti dibersihkan sepenuhnya daripada dakwat. Potong sepotong sepadan dengan diameter dalaman paip. Ambil klip kertas, luruskan dan potong sekeping panjang yang mencukupi, supaya ia menonjol dari tiub dengan sentimeter.

Pita dibuat daripada pita. Band getah terpaku supaya kedua-dua belah juga melekit.

Elemen yang disiapkan dikumpulkan.

Tambah berus yang mengumpul caj. Di bahagian bawah, berus melepasi lubang, dan hujungnya dibuat lembut. Berus mestilah dekat dengan jalur elastik, tetapi jangan sentuh. Lulus atas melalui lubang di atas.

Selepas itu, menggunakan kerajang aluminium menyisipkan lampu yang tidak berfungsi. Kawat atas dilekatkan ke kerajang. Lampu dimasukkan di atas struktur.

Penjana Van de Graaf sudah bersedia.

Pengalaman

Sekiranya beberapa benang dilekatkan pada elektrod atas dan tangan dibawa dekat, mereka akan "berdiri di atas" dan membalut jari mereka di sekelilingnya. Cuba lakukan eksperimen dalam gelap.

Untuk mendapatkan voltan lebih kuat, hubungkan dua penjana.

Pilihan yang baik untuk percubaan akan menjadi bank Leyden.

Pengalaman yang paling terkenal ialah rambut yang diakhiri. Untuk melakukan ini, berdiri di atas tikar getah, papan kayu atau papan lapis. Tangan diletakkan di atas sfera (penjana mestilah dimatikan agar tidak terkejut). Selepas menghidupkan peranti itu, percikan akan berlalu, menyebabkan rambut bertahan.

Penjana perlu dilepaskan selepas setiap aplikasi dan bekerja dengan sangat berhati-hati, kerana semasa boleh menjadi maut kepada manusia.