Van de Graaffov generator je bil izumljen na začetku dvajsetega stoletja. Uporabljali so ga za različne namene, zlasti za jedrske raziskave. Kasneje se je aplikacija zožila. Danes ga lahko kupite kot igračo in otrokom pokažete levitacijo različnih predmetov. Generator lahko izdelate tudi sami. Potem bo postal odličen model usposabljanja, s katerim se izvajajo različni eksperimenti.
otroški triki
Ali želite ustvariti "čarovnijo"? Vzemite plastično vrečko, odrežite oba konca in zavežite z vrvico, da naredite pentljo. Nato z navadnim plastičnim ravnilom dobro podrgnite volneni kos in ga prinesite na lok: let se bo začel …
V trgovini lahko kupite tudi že pripravljeno "čarobno palico" s figuricami, s katerimi lahko delate takšne trike.
Toda najlažji način, da vidite "čarovnijo" je, da pobožate mačko. Nato lahko občutite in vidite nastalo statično elektriko.
In tukaj je igrača, ki ponavlja dizajnGenerator Van de Graaff, na baterije. Ko pritisnete gumb, se na konici ustvari elektrostatični naboj. Zato jo figurica posvoji in istoimenski naboji se začnejo odbijati. Ker je figurica na določen način izrezljana, se »napihne« in dobi volumen. Če polnjenje oslabi, morate samo še enkrat pritisniti "čarobni" gumb.
Malo zgodovine
Seveda generator Van de Graaffa niso samo otroške igrače. Fizik je sam ustvaril svojo zamisel za izvajanje resnih raziskav na področju atomske fizike. Prvi demonstracijski vzorec je bil izdelan leta 1929. Bil je majhne velikosti. Bolj impresivne dimenzije je dobil generator Van de Graaff, nameščen na tirnicah za zračne ladje. Model je bil sestavljen iz dveh stebrov na vrhu z votlimi aluminijastimi kroglami s premerom petnajst čevljev.
Inštalacije, zgrajene v letih 1931 in 1933, so dosegle moč sedem milijonov voltov. Toda prvi Van de Graaffov generator je zagotovil samo polnjenje do osemdeset kilovoltov.
Načelo delovanja
Papirnati dielektrični trak se v notranjosti vrti navpično. Valj, ki se nahaja na vrhu, je dielektrik, spodnji pa je kovinski in je povezan s tlemi. Krtačna elektroda v krogli odstranjuje in dovaja naboj, ki je bil enakomerno razporejen v krogli. V bližini elektrode spodaj se zrak ionizira, koristni ioni se usedejo na trak in del le-tega, ki gre navzgor, se napolni.
Da bi dobili visoko potencialno razliko v linearnih pospeševalnikih delcev (za kar so bili ti generatorji), smo uporabili dve krogli z različnimi naboji. V enem od njih se je nabralo pozitivno, v drugem pa negativno. Ko je koncentracija dosegla določeno raven, je med njima skočila električna razelektritev. Bil je tisti, ki je bil preiskovan. Napetost je tukaj dosegla milijone voltov.
Prej so bile naprave uporabljene za jedrske raziskave in pospeševanje delcev. Potem ko so se pojavile druge metode pospeševanja, so se na tem področju začele uporabljati veliko manj pogosto. Trenutno se za modeliranje večinoma uporablja Van de Graaffov generator. Na primer, z njegovo pomočjo se posnemajo izpusti zemeljskega plina. Namesto trakov v instalacijah pogosto uporabljajo izmenično verige, sestavljene iz plastičnih in železnih členov.
Kaj potrebujete, da sami sestavite napravo
Model je enostavno zgraditi sami iz improviziranih sredstev. Generator Van de Graaff, sestavljen z lastnimi rokami, je sestavljen iz naslednjih komponent:
- svinčnik;
- rezanje pvc cevi;
- gume;
- sponke;
- aluminijasta folija;
- motor iz igrač;
- zlomljena žarnica;
- suhe paste iz peresa;
- 9 voltne baterije;
- lepilni trak;
- žice;
- deske.
Vsi elementi morajo biti suhi, prav tako zrak v prostoru. V nasprotnem primeru dizajn preprosto ne bo deloval ali bo, ampak zeloslabo.
Tako se bo izkazal Van de Graaffov generator. Spodnja fotografija prikazuje, kako naj bi izgledal model.
Kako sami izdelate generator
Najprej se na desko izvrta luknja, ki bo postala osnova strukture. Sveder je izbran s primernim premerom, oblika je v obliki peresa. Nato se na cevi naredita dve luknji: zgornja in spodnja, za paste. Naredite še dve luknji: eno tik nad vrhom, drugo pa pravokotno na dno.
Naprej je treba pasto popolnoma očistiti iz črnila. Izrežite kos, ki ustreza notranjemu premeru cevi. Vzamejo sponko, jo poravnajo in odrežejo kos dovolj dolg, da štrli centimeter iz cevi.
Dielektrični trak je narejen iz lepilnega traku. Gumi je zlepljen tako, da sta obe strani tudi lepljivi.
Pripravljeni predmeti so zbrani.
Dodajte ščetke, ki zbirajo naboj. Na dnu čopič prehaja skozi luknjo, konica pa je puhasta. Ščetke naj bodo blizu elastike, vendar se je ne dotikajte. Zgornji del je vstavljen skozi luknjo na vrhu.
Zatem s pomočjo alu folije prilepimo že nedelujočo žarnico. Zgornja žica je pritrjena na folijo. Svetilka je vstavljena na vrh strukture.
Van de Graaffov generatorski trening pripravljen.
Poskusi
Če na zgornjo elektrodo pritrdite več niti in približate roke, se bodo »stale na koncu« in ovile okoli vaših prstov. Poskusite eksperimentirati v temi.
Za močnejšo napetost povežite dva generatorja.
Dobra možnost za eksperimente bi bil leydenski kozarec.
Najbolj znana izkušnja je tista, pri kateri se lasje pokončajo. Če želite to narediti, stojite na gumijasti preprogi, leseni plošči ali vezanem lesu. Roka je postavljena na kroglo (medtem ko mora biti generator izklopljen, da ne bi bil šokiran). Ko je aparat vklopljen, bo minila iskra, zaradi česar se bodo lasje pokončali.
Generator je treba po vsaki uporabi izprazniti in z njim ravnati skrajno previdno, saj je tok lahko smrtonosen za ljudi.
