Hur man skapar en Van de Graaff-generator med egna händer

Den amerikanska fysikern Robert van de Graaf föddes och skapades vid korsningen av två stora vetenskapliga epoker - elektricitet och kärnfysik. Generatorn han skapade 1929, som ingick i historien under hans namn, var avsedd för den första fysiska kärnkraftsforskningen som en partikelaccelerator. Efter bara två år producerade anläggningarna urladdningar upp till 7 miljoner volt.

Funktionsprincip för Van de Graaff-generatorn

Van de Graaff-generatorn är en av de första linjära acceleratorerna. Ändå kan alla som vet lite om elektroteknik återge sin nuvarande modell.

Generatorn består av två sfärer, på vilka positiva och negativa laddningar appliceras, ett dielektriskt loopband som sträcker sig över två roterande valsar (övre och nedre), två elektroder i form av borstar placerade nära valsarna, med den övre elektroden stängd mot sfärens inre yta och den nedre ansluten till en högspänningskälla.

Enheten börjar arbeta med att remmen roteras över rullarna. Den övre rullen är tillverkad av dielektriskt material och den nedre rullen är gjord av jordad metall. Den övre elektroden är ansluten till en metallsfär, och den nedre, ansluten till en högspänningskälla, joniserar den omgivande luften och skapar positiva joner som "fastnar" på det rörliga bandet.

Det, som en transportör, "levererar" positiva laddningar "uppåt", där borstelektroden tar bort dem från rullen och överför dem till den inre ytan av sfären, där laddningarna ackumuleras.

Samtidigt ackumuleras negativa laddningar på den andra sfären. Så snart den ackumulerade potentialen når en kritisk nivå inträffar en elektrisk urladdning.

I början av kärnkraftsåldern användes Van de Graaff-generatoren under en tid som en linjär partikelaccelerator. Men hans aktiva vetenskapliga "karriär" varade inte länge. Snart uppstod en ny generation av gaspedaler, som inte var lika kraftiga och kapabla som sin föregångare.

Till skillnad från sina "kamrater", elektriska apparater från mitten av förra seklet, avskrivna för skrot, leder Van de Graaff-generatorn ett ganska aktivt liv. Från ledande forskningscentra flyttade han till fysiska skolor och institutlaboratorier och blev till exempel ett oersättligt lärarhjälpmedel för modellering av naturliga utsläpp i en gasmiljö.

Kanske ett av de mest kända experimenten kallas "hår i slutet." För att göra detta måste du stå på en gummimatta eller träskiva och röra vid den påkopplade Van de Graaff-generatorn. Ägare av frodigt hår kommer att ha en överraskning värdig ett foto med efterföljande publicering på Instagram.

DIY Van de Graaff-generator

Den förkroppsligar den välkända avhandlingen: "Allt genialt är enkelt." På YouTube och på webbplatser kan du hitta dussintals varianter av drift av Van de Graaff-generatorer, gjorda av hantverkare från absolut tillgängliga material till hands - pennor, skrot av PVC-vattenrör, gummiband, gem, batterier, elmotorer från leksaker, tejp, ledningar etc. e. Denna lista begränsas endast av uppfinnarnas fantasi och kvalifikationer.

Det mest prisvärda alternativet är med en PVC-rörskärning, i vilken roterande rullar är fästa vid axlarna, sammankopplade med ett starkt tejp. För att etablera axlarna är det nödvändigt att göra parallella hål i toppen och botten med ett uppvärmt lödkolv.

Ett annat hål för borsten är vinkelrätt mot den nedre axeln. Den nedre rullen och borsten är ansluten till en elmotor. Som en sfär kan du använda en begagnad läskburk med en kapacitet på 0, 33 liter. En borste är fäst vid den sida som vetter mot rörets insida för att ta bort den positiva laddningen. Därefter monteras strukturen. Allt, du kan springa. Efter ett par minuter bör du föra sfärskruven till en vattenström och den kommer att avböjas något under påverkan av magnetfältet. Q.E.D.