Van de Grāfa ģenerators tika izgudrots divdesmitā gadsimta sākumā. To izmantoja dažādiem mērķiem, jo īpaši kodolpētniecībai. Vēlāk pieteikums sašaurinājās. Šodien to var iegādāties kā rotaļlietu un demonstrēt bērniem dažādu priekšmetu levitāciju. Ģeneratoru var uzbūvēt arī pats. Tad tas kļūs par lielisku treniņu modeli, ar kuru tiek veikti dažādi eksperimenti.
Zīdaiņu triki
Vai vēlaties radīt "maģiju"? Paņemiet plastmasas maisiņu, nogrieziet abus galus un sasieniet ar auklu, lai izveidotu banti. Pēc tam ar parastu plastmasas lineālu kārtīgi noberziet uz vilnas priekšmeta un paceliet to uz priekšgala: lidojums sāksies …
Veikalā var iegādāties arī gatavu "burvju nūjiņu" ar figūrām, ar kurām var veikt šādus trikus.
Bet vienkāršākais veids, kā saskatīt "maģiju", ir vienkārši samīļot kaķi. Tad jūs varat gan sajust, gan redzēt radīto statisko elektrību.
Un šeit ir rotaļlieta, kas atkārto dizainuVan de Graaff ģenerators, darbināms ar akumulatoru. Nospiežot pogu, galā tiek izveidots elektrostatiskais lādiņš. Tāpēc figūriņa to pieņem, un viena nosaukuma lādiņi sāk viens otru atbaidīt. Tā kā figūriņa ir izgrebta noteiktā veidā, tā "uzpūš" un iegūst apjomu. Ja lādiņš vājinās, vienkārši vēlreiz jānospiež poga "burvju".
Mazliet vēstures
Protams, Van de Graaff ģenerators nav tikai bērnu rotaļlietas. Pats fiziķis radīja savu ideju, lai veiktu nopietnus pētījumus atomu fizikas sadaļā. Pirmais demonstrācijas paraugs tika izgatavots 1929. gadā. Tas bija maza izmēra. Iespaidīgākus izmērus ieguva Van de Graaff ģenerators, kas uzstādīts uz sliedēm dirižabļiem. Modelis sastāvēja no diviem pīlāriem, kuru augšpusē bija dobas alumīnija sfēras, kuru diametrs bija piecpadsmit pēdas.
1931. un 1933. gadā uzbūvētās iekārtas sasniedza septiņu miljonu voltu jaudu. Taču pirmais Van de Graaff ģenerators nodrošināja tikai līdz astoņdesmit kilovoltu uzlādi.
Darbības princips
Papīra dielektriskā lente iekšpusē griežas vertikāli. Veltnis, kas atrodas augšpusē, ir dielektrisks, un apakšējais ir izgatavots no metāla un ir savienots ar zemi. Sfērā esošais birstes elektrods noņem un piegādā lādiņu, kas vienmērīgi tika sadalīts sfērā. Netālu no zemāk esošā elektroda gaiss tiek jonizēts, noderīgi joni nogulsnējas uz lentes, un tā daļa, kas iet uz augšu, tiek uzlādēta.
Lai iegūtu lielu potenciālu starpību lineāros daļiņu paātrinātājos (kam šie ģeneratori bija paredzēti), tika izmantotas divas sfēras ar dažādiem lādiņiem. Vienā no tiem uzkrāta pozitīva, bet otrā - negatīva. Kad koncentrācija sasniedza noteiktu līmeni, starp tām izlēca elektriskā izlāde. Tieši viņš tika izmeklēts. Spriegums šeit sasniedza miljonus voltu.
Iepriekš ierīces tika izmantotas kodolpētniecībai un daļiņu paātrināšanai. Pēc tam, kad parādījās citas paātrināšanas metodes, tās šajā jomā sāka izmantot daudz retāk. Pašlaik modelēšanai pārsvarā tiek izmantots Van de Graaff ģenerators. Piemēram, ar tās palīdzību tiek imitētas dabasgāzes izplūdes. Lentu vietā instalācijās bieži tiek izmantotas ķēdes, kas pārmaiņus sastāv no plastmasas un dzelzs posmiem.
Kas nepieciešams, lai pats saliktu ierīci
Modeli ir viegli izveidot pašam no improvizētiem līdzekļiem. Van de Graaff ģenerators, kas samontēts ar savām rokām, sastāv no šādām sastāvdaļām:
- zīmulis;
- pvc cauruļu griešana;
- gumijas;
- skavas;
- alumīnija folija;
- motors no rotaļlietām;
- saplīsusi spuldze;
- sausās pastas no pildspalvas;
- 9 voltu akumulatori;
- līmlente;
- vadi;
- dēļi.
Visiem elementiem jābūt sausiem, kā arī gaisam telpā. Pretējā gadījumā dizains vienkārši nedarbosies vai nedarbosies, bet ļotivāji.
Tāds izrādīsies Van de Graaff ģenerators. Tālāk esošajā fotoattēlā ir parādīts, kā modelim vajadzētu izskatīties.
Kā ģeneratoru izgatavo pats
Vispirms uz dēļa tiek izurbts caurums, kas kļūs par konstrukcijas pamatni. Sējmašīna ir izvēlēta ar piemērotu diametru, forma ir pildspalvas formā. Pēc tam uz caurules tiek izveidoti divi caurumi: augšā un apakšā, pastām. Izveidojiet vēl divus caurumus: vienu tieši virs augšdaļas, bet otru - perpendikulāri apakšai.
Pēc tam pasta ir pilnībā jāattīra no tintes. Izgrieziet gabalu, kas atbilst caurules iekšējam diametram. Viņi paņem saspraudi, iztaisno to un nogriež pietiekami garu gabalu, lai tas izvirzītu centimetru no caurules.
Dielektriskā lente ir izgatavota no līmlentes. Gumija ir pielīmēta tā, lai abas puses arī būtu lipīgas.
Sagatavotās preces tiek savāktas.
Pievienojiet otas, kas savāc lādiņu. Apakšā birste iziet cauri caurumam, un gals kļūst pūkains. Birstēm jābūt tuvu elastīgajai daļai, bet nepieskaroties tai. Augšpuse ir izvilkta caur caurumu augšpusē.
Pēc tam ar alumīnija folijas palīdzību tiek pārlīmēta jau nestrādājoša spuldze. Augšējais vads ir piestiprināts pie folijas. Lampa ir ievietota konstrukcijas augšpusē.
Van de Grāfa ģeneratoru apmācība ir gatava.
Eksperimenti
Ja piestiprināsiet pie augšējā elektroda vairākus pavedienus un tuvināsiet rokas, tās "nostāsies stāvus" un aptīsies ap pirkstiem. Mēģiniet eksperimentēt tumsā.
Lai iegūtu jaudīgāku spriegumu, pievienojiet divus ģeneratorus.
Labs variants eksperimentiem būtu Leidenas burka.
Visslavenākā pieredze ir tā, kurā mati ceļas stāvus. Lai to izdarītu, stāviet uz gumijas paklājiņa, koka dēļa vai saplākšņa. Roka tiek novietota uz sfēras (kamēr ģenerators ir jāizslēdz, lai netiktu šokēts). Ieslēdzot ierīci, izplatīsies dzirkstele, kā rezultātā mati sacelsies stāvus.
Ģenerators ir jāizlādē pēc katras lietošanas reizes un jārīkojas ar to īpaši uzmanīgi, jo strāva var būt nāvējoša cilvēkiem.
