Van de Graaff generatorius buvo išrastas XX amžiaus pradžioje. Jis buvo naudojamas įvairiems tikslams, ypač branduoliniams tyrimams. Vėliau taikymas susiaurėjo. Šiandien galite nusipirkti jį kaip žaislą ir pademonstruoti vaikams įvairių daiktų levitaciją. Taip pat galite patys sukurti generatorių. Tada jis taps puikiu treniruočių modeliu, su kuriuo atliekami įvairūs eksperimentai.
Kūdikių gudrybės
Ar norite sukurti „stebuklingumą“? Paimkite plastikinį maišelį, nupjaukite abu galus ir suriškite juostele, kad padarytumėte lankelį. Tada įprastą plastikinę liniuotę gerai patrinkite ant vilnonio daikto ir pritraukite prie lanko: prasidės skrydis …
Parduotuvėje taip pat galite nusipirkti jau paruoštą „stebuklingą lazdelę“su figūrėlėmis, su kuriomis galima daryti tokius triukus.
Tačiau lengviausias būdas pamatyti „stebuklingumą“yra tiesiog paglostyti katę. Tada galite jausti ir matyti atsirandančią statinę elektrą.
O štai žaislas atkartoja dizainąVan de Graaff generatorius, varomas akumuliatoriumi. Paspaudus mygtuką ant galo susidaro elektrostatinis krūvis. Todėl figūrėlė ją priima, o to paties pavadinimo krūviai ima atstumti vienas kitą. Kadangi figūrėlė tam tikru būdu išraižyta, ji „išsipučia“ir įgauna apimties. Jei įkrova susilpnėja, tereikia dar kartą paspausti stebuklingą mygtuką.
Šiek tiek istorijos
Žinoma, Van de Graaff generatorius yra ne tik vaikiški žaislai. Pats fizikas sukūrė savo protą rimtiems tyrimams atominės fizikos skyriuje. Pirmasis demonstracinis pavyzdys buvo pagamintas 1929 m. Jis buvo mažo dydžio. Įspūdingesnius matmenis išgavo Van de Graaff generatorius, sumontuotas ant bėgių dirižabliams. Modelį sudarė du stulpai, kurių viršuje buvo penkiolikos pėdų skersmens tuščiaviduriai aliuminio rutuliai.
1931 ir 1933 m. pastatyti įrenginiai pasiekė septynių milijonų voltų galią. Tačiau pirmasis Van de Graaff generatorius įkraudavo tik iki aštuoniasdešimties kilovoltų.
Veikimo principas
Popierinė dielektrinė juosta viduje sukasi vertikaliai. Viršuje esantis volas yra dielektrikas, o apatinis metalinis ir sujungtas su žeme. Sferoje esantis šepetėlio elektrodas nuima ir tiekia krūvį, kuris sferoje pasiskirstė tolygiai. Šalia žemiau esančio elektrodo oras yra jonizuotas, naudingieji jonai nusėda ant juostos, o jo dalis, kuri kyla į viršų, įkraunama.
Norint gauti didelį potencialų skirtumą tiesiniuose dalelių greitintuvuose (tam ir buvo skirti šie generatoriai), buvo panaudotos dvi sferos su skirtingais krūviais. Viename iš jų sukauptas teigiamas, o kitame - neigiamas. Kai koncentracija pasiekė tam tikrą lygį, tarp jų šoktelėjo elektros iškrova. Būtent jis buvo tiriamas. Įtampa čia pasiekė milijonus voltų.
Anksčiau prietaisai buvo naudojami branduoliniams tyrimams ir dalelių greitinimui. Pasirodžius kitiems pagreičio metodams, šioje srityje jie pradėti naudoti daug rečiau. Šiuo metu modeliavimui dažniausiai naudojamas Van de Graaff generatorius. Pavyzdžiui, su jo pagalba imituojamos gamtinių dujų išmetimai. Vietoj juostų, įrenginiuose dažnai naudojamos grandinės, kurias sudaro plastikinės ir geležinės jungtys.
Ko reikia norint pačiam surinkti įrenginį
Modelį lengva susikurti patiems iš improvizuotų priemonių. Van de Graaff generatorius, surinktas savo rankomis, susideda iš šių komponentų:
- pieštukas;
- pvc vamzdžių pjovimas;
- gumos;
- kabės;
- aliuminio folija;
- variklis iš žaislų;
- sulūžusi lemputė;
- sausos pastos iš rašiklio;
- 9 voltų baterijos;
- lipni juosta;
- laidai;
- lentos.
Visi elementai turi būti sausi, taip pat ir oras patalpoje. Priešingu atveju dizainas tiesiog neveiks ar neveiks, bet labaisilpnai.
Štai kaip pasirodys Van de Graaff generatorius. Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta, kaip modelis turėtų atrodyti.
Kaip pats pasigamina generatorių
Pirmiausia ant lentos išgręžiama skylė, kuri taps konstrukcijos pagrindu. Grąžtas parenkamas tinkamo skersmens, forma yra rašiklio formos. Tada ant vamzdelio padaromos dvi skylės: viršuje ir apačioje, skirtos pastoms. Padarykite dar dvi skylutes: vieną tiesiai virš viršaus, o antrąją – statmenai apačiai.
Toliau pasta turi būti visiškai nuvalyta nuo rašalo. Iškirpkite gabalą, atitinkantį vidinį vamzdžio skersmenį. Jie paima sąvaržėlę, ištiesina ir nupjauna pakankamai ilgą gabalėlį, kad jis išsikištų per centimetrą iš vamzdelio.
Dielektrinė juosta pagaminta iš lipnios juostos. Guma klijuojama taip, kad abi pusės būtų lipnios.
Surenkamos paruoštos prekės.
Pridėkite šepečius, kurie surenka krūvį. Apačioje šepetys praeina per skylę, o antgalis tampa purus. Šepečiai turi būti arti tamprios, bet neliesti. Viršutinė dalis yra įsriegta per skylę viršuje.
Po to aliuminio folijos pagalba užklijuojama jau neveikianti lemputė. Viršutinė viela pritvirtinta prie folijos. Lempa įdėta ant konstrukcijos viršaus.
Van de Graaff generatoriaus mokymas paruoštas.
Eksperimentai
Jei prie viršutinio elektrodo pritvirtinsite kelis siūlus ir priartinsite rankas, jos „atsistos“ir apsivynios aplink pirštus. Pabandykite eksperimentuoti tamsoje.
Norėdami gauti galingesnę įtampą, prijunkite du generatorius.
Geras pasirinkimas eksperimentams būtų Leyden stiklainis.
Žymiausia patirtis yra ta, kai stoja plaukai. Norėdami tai padaryti, atsistokite ant guminio kilimėlio, medinės lentos ar faneros. Ranka dedama ant sferos (o generatorius turi būti išjungtas, kad nebūtų šoko). Prietaisą įjungus, prasiskverbs kibirkštis, dėl kurios plaukai stos.
Generatorių reikia iškrauti po kiekvieno naudojimo ir su juo elgtis labai atsargiai, nes srovė gali būti mirtina žmonėms.
