Gli acceleratori di particelle cariche (elettroni, protoni e ioni) vengono utilizzati in vari campi della scienza e della tecnologia. Tali acceleratori possono essere sfruttati principi diversi. Anche secondo il principio elettrostatico. Un tipo di generatore costruito su questo principio è il generatore Van de Graaff. Questo dispositivo, inventato nel 1929 dal professore Van de Graaff dell'Università del Massachusetts, utilizzava il principio della creazione di un campo ad altissima tensione elettrificando un nastro dielettrico che si muove con l'aiuto di un motore.

Progettazione e principio di funzionamento

Il design del generatore può essere verticale o orizzontale. La più comune è l'installazione verticale.
Questo generatore include:

• un nastro dielettrico senza fine di gomma o seta che si muove ad una velocità di 20-40 m/s su 2 pulegge rotanti;
• 2 pulegge. La puleggia inferiore è in metallo e viene ruotata da un motore elettrico, mentre la puleggia superiore è costituita da un dielettrico, come il vetro acrilico;
• un elettrodo metallico cavo a forma di emisfero, all'interno del quale è presente una puleggia superiore. Questo elettrodo è montato su un isolante;
• sorgente ad alta tensione.

La puleggia inferiore è messa a terra. All'elettrodo situato vicino a questa puleggia viene applicata un'alta tensione. Gli elettrodi realizzati sotto forma di spazzola o pettine sono installati a breve distanza dalle pulegge superiore e inferiore. L'elettrodo superiore è collegato ad un emisfero cavo.

Principio di funzionamento del dispositivo

Sotto l'influenza dell'alta tensione, nello strato d'aria situato tra l'elettrodo a spazzola inferiore e la puleggia inferiore si formano ioni caricati positivamente. Questi ioni vengono attratti dalla puleggia metallica, depositati sul nastro dielettrico e trasportati all'elettrodo semisferico cavo. Utilizzando l'elettrodo a spazzola superiore, questi ioni vengono rimossi dal nastro e cadono sulla superficie dell'elettrodo sferico. Nel tempo, la carica si accumula e il potenziale di questo elettrodo rispetto al suolo aumenta.

Il valore massimo della tensione risultante è determinato dalla tensione di scarica che si verifica attorno all'elettrodo sferico come risultato della ionizzazione dell'aria che circonda l'elettrodo. All'aumentare del diametro della sfera, questo stress aumenta.

Per aumentarlo nelle installazioni con una sfera relativamente piccola, il dispositivo è inserito in un alloggiamento ermetico, che viene riempito sotto una pressione di 20 atmosfere con gas ad elevata resistenza elettrica. Questi gas includono azoto, freon e altri gas. Questo corpo, fatto di materiali isolanti, serve anche a garantire la sicurezza delle persone.

Generatore tandem

Il generatore tandem è composto da 2 stadi. In un tale generatore vengono creati ioni negativi che volano verso un elettrodo situato ad alto potenziale positivo, situato al centro di un recipiente pieno di gas. Passando attraverso il canale interno all'elettrodo, gli ioni negativi con un'energia di 10 MeV cedono i loro elettroni e si trasformano in ioni positivi. Successivamente, il fascio di questi elettroni positivi si sposta verso l'elettrodo, che ha potenziale zero. In questo modo è possibile ottenere un fascio di protoni con energia doppia.

Utilizzo

I generatori Van de Graaff sono spesso utilizzati nella ricerca atomica e nella medicina.

Nel primo caso vengono utilizzati per effettuare reazioni nucleari e per introdurre particelle negli acceleratori. Tali installazioni sono disponibili nella maggior parte dei laboratori nucleari, dove i ricercatori si occupano di particelle di energia bassa e media.
In tali acceleratori, sotto l'influenza della tensione creata dal generatore, si formano e accelerano fasci di particelle.

Nel secondo caso i generatori vengono utilizzati per la radioterapia e la ricerca. In questo caso, fasci di particelle colpiscono il bersaglio e creano radiazioni forti.

Inoltre, tali generatori possono essere utilizzati come sussidi didattici per la dimostrazione dei fenomeni elettrostatici, nonché per lo studio delle scariche e dei fulmini.

Specifiche

Il primo generatore di questo tipo produceva una tensione di 80 kV. Successivamente, l'inventore ha ottenuto tensioni di 1 MV e 7 MV. In questo caso, la tensione fonte primaria era di 50 kV.

Le installazioni moderne consentono di ottenere una tensione di 20 milioni di volt utilizzando questo generatore. A questo scopo vengono utilizzate installazioni tandem. In questo caso, la corrente nei raggi può raggiungere diversi mA e l'energia delle particelle può raggiungere 40-50 MeV.

Per produrre particelle con energia più elevata, vengono utilizzate installazioni più potenti: ciclotroni, collisori.

Il più potente generatore Van de Graaff è stato utilizzato nel laboratorio inglese di Daresbury, dove sono stati condotti esperimenti nucleari dal 1983 al 1993. L'impianto utilizzava un generatore tandem che sviluppava una tensione di 20 MV. Questo generatore era situato in un edificio alto 70 m. La scoperta più importante fatta con l'aiuto di questa installazione è stata la scoperta di nuclei superdeformati.

Prima della guerra anche l’Unione Sovietica costruì un grande generatore di questo tipo. Sfere metalliche con un diametro di 5 m sono state installate su 2 isolatori di porcellana. La tensione tra le sfere ha raggiunto 15 MV. Durante la scarica sono apparsi fulmini di 15 m. Allo stesso tempo, il tempo di ricarica ha raggiunto i 10 minuti e la potenza media dell'installazione era inferiore a 100 W.

Generatori per esperimenti e istruzione

I generatori Van de Graaff possono essere utilizzati per condurre esperimenti nei campi della fisica e dell'elettrostatica. In cui un gran numero di i generatori sono disponibili in commercio. Esistono anche molti schemi e design diversi per Fai da te Generatore

Un esempio di tale dispositivo è un generatore prodotto dalla società tedesca 3B Scientific GmbH. Il prezzo di un dispositivo del genere è di 104.076 rubli.

Principali caratteristiche del dispositivo:

• la tensione generata è di circa 100 kV;
• corrente di cortocircuito - 15 µA;
• alimentazione motore da rete AC;
• consumo energetico -13 VA;
• dimensioni -240x120x620 mm;
• dimensioni della sfera – diametro 90 mm, altezza 420 mm;
• peso del generatore -5,8 kg.

Quando si lavora con questo dispositivo, è necessario rispettare una serie di requisiti di sicurezza:

1. Questo dispositivo può rappresentare un pericolo per le persone che si trovano nelle vicinanze del dispositivo e che sono portatrici di pacemaker.
2. Potrebbe causare interferenze RF su computer e altri dispositivi elettronici.
3. Non utilizzare il dispositivo in aree umide.
4. Non toccare i circuiti del dispositivo.
5. Il dispositivo può essere collegato solo a una presa di corrente con messa a terra.
6. Quando si sostituisce un fusibile, assicurarsi di scollegare il dispositivo dalla rete elettrica.

Preparazione e accensione del dispositivo:

1. Prima di accendere il generatore, rimuovere la sfera sollevandola.
2. Pulisci la superficie delle pulegge. Se necessario lavateli e asciugateli con il phon.
3. Installare la cinghia nelle pulegge.
4. Posiziona la sfera in posizione.
5. Mettere a terra la piastra metallica e l'elettrodo.
6. Accendere il motore e selezionare la velocità richiesta.
7. Per verificare la carica producendo una scintilla, spostare lentamente il nastro verso la sfera metallica.
8. In caso di umidità asciugare il dispositivo con un asciugacapelli.

Vantaggi e svantaggi

Dignità I generatori Van de Graaff sono che con il loro aiuto è possibile ottenere fasci di particelle cariche che hanno le seguenti qualità:

• continuità;
• alta intensità;
• eccellente stabilità energetica. Questa caratteristica del fascio raggiunge un valore dello 0,01%;
• bassa divergenza (meno di un millesimo di radiante).

Svantaggi dei generatori:

• restrizioni sull'entità delle tensioni risultanti e delle energie delle particelle;
• maggiori requisiti per la tensione di rottura di colonne e strisce;
• difficoltà nella misurazione di tensioni ultraelevate;
• la presenza di parti rotanti che riducono l'affidabilità del dispositivo.

Il fisico americano Robert van de Graaff è nato e ha lavorato all'incrocio di due grandi ere scientifiche: l'elettricità e la fisica nucleare. Il generatore da lui creato nel 1929, passato alla storia con il suo nome, era destinato alla prima ricerca fisica nucleare come acceleratore di particelle. Dopo soli due anni l'impianto ha prodotto scariche con una potenza fino a 7 milioni di volt.

Principio di funzionamento di un generatore Van de Graaff

Il generatore di Van de Graaff è uno dei primi acceleratori lineari. Tuttavia chiunque abbia anche una minima conoscenza di elettrotecnica può riprodurre il suo modello attuale.

Il generatore è costituito da due sfere alle quali vengono applicate cariche positive e negative, un nastro dielettrico ad anello teso su 2 rulli rotanti (superiore e inferiore), due elettrodi a forma di spazzole posizionati vicino ai rulli, con l'elettrodo superiore chiuso a quello interno superficie della sfera e quella inferiore collegata a una sorgente ad alta tensione.

Il dispositivo inizia a funzionare con la rotazione del nastro teso sui rulli. Il rullo superiore è realizzato in materiale dielettrico e il rullo inferiore è in metallo con messa a terra. L'elettrodo superiore è collegato a una sfera metallica e quello inferiore, collegato a una sorgente ad alta tensione, ionizza l'aria circostante e crea ioni positivi che “si attaccano” al nastro in movimento.

Come un trasportatore, "consegna" le cariche positive "verso l'alto", dove vengono rimosse dal rullo da un elettrodo a spazzola, trasferendole sulla superficie interna della sfera, dove si accumulano le cariche.

Allo stesso tempo, sull'altra sfera si accumulano cariche negative. Non appena il potenziale accumulato raggiunge un livello critico, si verifica una scarica elettrica.

Agli albori dell’era nucleare, il generatore Van de Graaff fu utilizzato per un certo periodo come acceleratore lineare di particelle. Ma la sua attiva “carriera” scientifica non durò a lungo. Ben presto apparvero gli acceleratori di una nuova generazione, incomparabili per potenza e capacità con il loro predecessore.

Tuttavia, a differenza dei suoi “pari”, apparecchi elettrici della metà del secolo scorso, considerati rottami, il generatore Van de Graaff conduce una vita piuttosto attiva. Dai principali centri di ricerca passò alle lezioni di fisica scolastica e ai laboratori d'istituto, diventando, ad esempio, indispensabile sussidio didattico per modellare gli scarichi naturali in un ambiente gassoso.

Forse una delle esperienze più famose è chiamata “l’esperienza della messa in piedi”. Per fare questo è necessario stare su un tappetino di gomma o tavola di legno e toccare il generatore Van de Graaff acceso. Chi ha i capelli voluminosi avrà una sorpresa degna di una foto e successiva pubblicazione su Instagram.

Generatore Van de Graaff fai da te

Incarna la nota tesi: “Tutto ciò che è geniale è semplice”. Su YouTube e sui siti Internet puoi trovare dozzine di versioni funzionanti dei generatori Van de Graaff, realizzati dalle mani di artigiani con materiali assolutamente accessibili a portata di mano: matite, ritagli tubi dell'acqua PVC, elastici, graffette, batterie, motori elettrici di giocattoli, nastri, fili, ecc. Questo elenco è limitato solo dall'immaginazione e dalle qualifiche degli inventori.

L'opzione più conveniente è un tubo in PVC tagliato, all'interno del quale i rulli rotanti sono fissati agli assi, collegati tra loro con un nastro resistente. Per installare gli assi, utilizzare un saldatore riscaldato per realizzare fori paralleli nella parte superiore e inferiore.

Un altro foro per la spazzola è realizzato perpendicolare all'asse inferiore. Il rullo inferiore e la spazzola sono collegati ad un motore elettrico. È possibile utilizzare una lattina usata da 0,33 litri come sfera. Sul lato rivolto verso l'interno del tubo è fissata una spazzola per rimuovere la carica positiva. Successivamente, la struttura viene assemblata. Questo è tutto, puoi iniziare. Dopo un paio di minuti, dovresti portare la sfera del barattolo al flusso d'acqua e si piegherà leggermente sotto l'influenza del campo magnetico. Q.E.D.

Il generatore Van de Graaff fu inventato all'inizio del XX secolo. È stato utilizzato per vari scopi, in particolare per la ricerca nucleare. Successivamente l'uso si è ristretto. Oggi puoi acquistarlo come giocattolo e dimostrare ai bambini la levitazione di vari oggetti. Puoi anche costruire tu stesso un generatore. Diventerà poi un ottimo modello formativo con il quale verranno effettuate varie sperimentazioni.

Trucchi per bambini

Vuoi creare “magia”? Prendi un sacchetto di plastica, taglia entrambe le estremità e legalo con uno spago per formare un fiocco. Quindi strofinare accuratamente un normale righello di plastica capo di lana e portalo a prua: il volo avrà inizio...

Pronto " bacchetta magica"le figure con cui puoi fare questi trucchi, puoi acquistarle nel negozio.

Ma il modo più semplice per vedere la “magia” è semplicemente accarezzare il gatto. Quindi puoi sentire e vedere l'elettricità statica che si genera.

Ma funziona un giocattolo che replica il design del generatore di Van de Graaff batteria. Quando si preme il pulsante, sulla punta si crea una carica elettrostatica. Pertanto, la figura lo adotta e le accuse con lo stesso nome iniziano a respingersi a vicenda. Poiché la figura è tagliata in un certo modo, si “gonfia” e guadagna volume. Se la carica si indebolisce, è sufficiente premere nuovamente il pulsante "magico".

Un po' di storia

Naturalmente il generatore Van de Graaff non è solo un giocattolo per bambini. Il fisico stesso ha creato la sua idea per condurre ricerche serie nella sezione della fisica atomica. Il primo campione dimostrativo fu realizzato nel 1929. È stato taglia piccola. Il generatore Van de Graaff installato sulle rotaie del dirigibile ha ricevuto dimensioni più impressionanti. Il modello era costituito da due pilastri, sulla sommità dei quali erano collocate sfere cave di alluminio di quindici piedi di diametro.

Gli impianti, costruiti nel 1931 e nel 1933, raggiunsero una potenza di sette milioni di volt. Ma il primo generatore Van de Graaff forniva solo una carica fino a ottanta kilovolt.

Principio operativo

All'interno ruota verticalmente un nastro di carta dielettrica. Il rullo situato in alto è dielettrico, mentre quello inferiore è in metallo e collegato a terra. L'elettrodo a spazzola nella sfera rimuove e fornisce una carica distribuita uniformemente nella sfera. In prossimità dell'elettrodo posto in basso, l'aria viene ionizzata, gli ioni utili si depositano sul nastro e la parte di esso che sale si carica.

Per ottenere un'elevata differenza di potenziale negli acceleratori lineari di particelle (a cui servivano questi generatori), furono utilizzate due sfere con cariche diverse. In uno di essi si accumulavano quelli positivi e nell'altro quelli negativi. Quando la concentrazione raggiungeva un certo livello, una scarica elettrica passava tra di loro. Era lui che veniva studiato. La tensione qui ha raggiunto milioni di volt.

In precedenza, i dispositivi venivano utilizzati per la ricerca nucleare e l’accelerazione delle particelle. Dopo che sono comparsi altri metodi di accelerazione, hanno iniziato ad essere utilizzati molto meno frequentemente in quest'area. Attualmente il generatore Van de Graaff viene utilizzato principalmente per la modellistica. Ad esempio, può essere utilizzato per simulare gli scarichi di gas naturale. Al posto delle cinghie, negli impianti vengono spesso utilizzate catene costituite alternativamente da maglie di plastica e di ferro.

Cosa ti serve per assemblare il dispositivo da solo

Il modello è facile da costruire utilizzando i materiali disponibili. Il generatore Van de Graaff, assemblato con le tue mani, è costituito dai seguenti componenti:

• matita;
• taglio di tubi in PVC;
• elastici;
• graffette;
• foglio di alluminio;
• motore da un giocattolo;
• lampadina non funzionante;
• paste secche da una penna;
• batterie da nove volt;
• nastro;
• fili;
• assi.

Tutti gli elementi devono essere asciutti, così come l'aria nella stanza. Altrimenti, il design semplicemente non funzionerà o funzionerà, ma in modo molto debole.

Ecco come apparirà un generatore Van de Graaff. La foto sotto mostra come dovrebbe apparire il modello.

Come realizzare un generatore da solo

Innanzitutto, viene praticato un foro sulla tavola, che diventerà la base della struttura. La punta viene selezionata con un diametro adeguato e la forma ha la forma di una piuma. Quindi sul tubo vengono praticati due fori: superiore e inferiore, per le paste. Fai altri due buchi: uno leggermente sopra quello superiore e il secondo perpendicolare a quello inferiore.

Successivamente, la pasta deve essere completamente priva di inchiostro. Tagliare un pezzo corrispondente al diametro interno del tubo. Prendi una graffetta, raddrizzala e taglia un pezzo abbastanza lungo in modo che sporga di un centimetro dal tubo.

Il nastro dielettrico è costituito da nastro adesivo. La gomma è incollata in modo che anche entrambi i lati siano appiccicosi.

Gli elementi preparati vengono raccolti.

Le spazzole vengono aggiunte per raccogliere la carica. Nella parte inferiore, il pennello passa attraverso il foro e la punta viene resa soffice. Le spazzole dovrebbero essere vicine all'elastico, ma senza toccarlo. Quello superiore viene infilato attraverso il foro in alto.

Dopodiché, utilizzando un foglio di alluminio, incollano sopra la lampadina non più funzionante. Il filo superiore è attaccato alla lamina. La lampada è inserita sopra la struttura.

Il generatore Van de Graaff per l'addestramento è pronto.

Esperimenti

Se si attaccano diversi fili all'elettrodo superiore e si avvicinano le mani, queste si “rizzeranno” e si avvolgeranno attorno alle dita. Prova a condurre esperimenti al buio.

Per ottenere una tensione più potente, sono collegati due generatori.

Una buona opzione per gli esperimenti sarebbe una bottiglia di Leida.

L'esperienza più famosa è quella in cui i capelli si rizzano. Per fare questo, devi stare su una tavola di legno o compensato. La mano viene appoggiata sulla sfera (il generatore deve essere spento per evitare scosse elettriche). Dopo aver acceso il dispositivo, si verificherà una scintilla che farà rizzare i capelli.

Il generatore deve essere scaricato dopo ogni utilizzo e maneggiato con estrema cautela poiché la corrente può essere mortale per l'uomo.

Generatore di Van de Graaff in grado di produrre potenziali elettrostatici di centinaia di migliaia di volt. Tali installazioni sono disponibili in molti laboratori e musei politecnici, dove vengono utilizzate in un'ampia varietà di esperimenti legati all'elettricità. È vero, usano generatori alti due persone. Cercheremo di creare un'installazione desktop compatta.

Il generatore prende il nome dal fisico olandese R. J. Van de Graaff, che lo progettò nel 1931 per i suoi esperimenti di elettrostatica. Da allora, installazioni che lanciano scintille possono essere trovate anche in un'aula di fisica scolastica e talvolta vengono chiamate macchine elettroforiche. Cercheremo di realizzare con le nostre mani più o meno lo stesso generatore previsto dallo stesso Van de Graaff.

Per progettare un generatore Van de Graaff avrai bisogno di:

• lattina di soda vuota in metallo;
• piccolo garofano;
• anello elastico di circa 0,5 cm di larghezza e 8 - 10 cm di diametro;
• fusibile elettrico in vetro da 5x20 mm;
• motore elettrico corrente continua(ad esempio, da un giocattolo);
• clip a coccodrillo;
• portabatterie;
• bicchiere di polistirolo o bicchiere di carta;
• pistola per colla a caldo o tubetto di colla per plastica;
• due pezzi di filo elettrico in rame;
• due lunghezze di tubo idraulico in PVC da 3/4 pollici;
• Attacco in PVC da 3/4";
• T a T idraulico in PVC da 3/4" a forma di T;
• nastro isolante e supporto in legno.

L'installazione può sembrare complicata, ma se guardi le illustrazioni vedrai che si installa in una sola sera. L'importante è fare scorta di tutte le parti necessarie.

Installazione del generatore

Inizia l'installazione con una base di legno. Incollaci sopra un pezzo di 5 - 7 cm Tubo di plastica Diametro 3/4 pollici. Il vostro generatore verrà montato su questa base in modo che, se necessario, possa essere facilmente rimosso se, ad esempio, è necessario sostituire l'elastico al suo interno o apportare modifiche al design.

Un motore elettrico è inserito in uno dei gomiti del raccordo a T idraulico. Poiché il motore ha solitamente un diametro piccolo, deve essere avvolto in carta o nastro isolante in modo che il corpo si inserisca nel tubo con una certa forza. Tirare un pezzo di tubo di plastica del diametro appropriato sull'albero del motore.

Successivamente, praticare un piccolo foro sul lato del tubo a T. Attraverso di esso, inserire l'estremità di un filo a trefolo all'interno, “fratturato” sotto forma di spazzola o spazzola in modo che, posizionandolo vicino all'elastico, sia possibile rimuovere da esso la carica elettrostatica.

È possibile utilizzare nastro o nastro adesivo per fissare il filo in posizione. Posizionare l'anello elastico nella parte inferiore della puleggia e tirare verso l'alto la parte rimanente, come mostrato nell'illustrazione.

Successivamente, taglia un cilindro lungo da 5 a 7 cm dal tubo idraulico da 3/4 di pollice. Dovrà essere fissato alla parte superiore del connettore a T, come mostrato nell'immagine. Tirare l'elastico fino in cima e fissarlo con un chiodo.

Va tenuto presente che la lunghezza del tubo deve essere tale che l'elastico non venga allungato troppo. Altrimenti, a causa dell'aumento dell'attrito, il motore funzionerà con un carico eccessivo.

Tagliare il fondo alto 1,5-2 cm dalla tazza di polistirolo, capovolgerlo e praticare un foro sul fondo in modo che aderisca perfettamente al tubo da 3/4 di pollice.

Ora pratica tre fori nella parte superiore del giunto. Due di questi fori dovrebbero essere diametralmente opposti tra loro in modo che un piccolo chiodo possa attraversarli e fungere da ponte per l'elastico. Il terzo foro è posizionato tra gli altri due in modo che la spazzola metallica inserita in esso, come quella inferiore, quando è tesa quasi tocchi l'elastico.

La spazzola viene inserita nel raccordo e il raccordo stesso viene fatto scivolare sul tubo da 3/4 di pollice, sopra il collare della tazza. L'elastico viene infilato nella manica e tenuto fermo con un chiodo, come prima. A proposito, i singoli fili della "nappa" devono essere attorcigliati insieme quasi per tutta la lunghezza in modo che i singoli fili non si sfaldino.

Ora non resta che posizionare il tubo di vetro. Il modo più semplice è prenderlo da un fusibile elettrico, come quello utilizzato nei dispositivi radio. Usando un saldatore, riscalda con attenzione il cappuccio metallico su un'estremità del fusibile e rimuovilo dal tubo con una pinza. Fai lo stesso con l'altro cappuccio.

Quindi estrarre l'estremità del chiodo da un foro dell'accoppiamento e posizionarvi sopra il tubo di vetro in modo che la gomma sia sul tubo. Reinserire il chiodo nel secondo foro.

Incollare il "collare" di polistirolo al tubo. È meglio farlo con una pistola termica, poiché la colla si indurisce rapidamente e non dissolve la plastica.

Ma, in linea di principio, lo stesso può essere fatto utilizzando un'altra colla adatta per la plastica.

Ora sei pronto per installare la lattina di alluminio. È adatto all'alta tensione perché ha bordi arrotondati, che riducono al minimo la scarica corona. Non resta che ritagliare con cura il coperchio superiore con un coltello affilato, smussare i bordi tagliati, ad esempio, utilizzando un cacciavite e, capovolgendo il barattolo, posizionarlo sul collare di polistirolo, facendo passare l'estremità libera del filo superiore Pennello “nappa” all'interno.

L'ultimo passaggio è collegare il motore alla batteria tramite cavi. In questo caso la tensione di alimentazione deve corrispondere a quella per la quale è previsto il motore elettrico che state utilizzando.

Se le spazzole sulla parte superiore e inferiore della lattina sono posizionate correttamente, molto vicine all'elastico, ma senza toccarlo, dovresti avvertire una leggera scossa elettrica non appena avvicini il dito alla lattina di alluminio.

Avvio e messa a punto del generatore Van de Graaff

Se non trovi segni di alta tensione elettrostatica quando il motore è in funzione (nessuna scintilla, la lattina non attira le strisce di carta), dovrai iniziare a regolare il generatore.

Prova prima un diverso tipo di elastico. Alcuni tipi di gomma hanno una certa conduttività e quindi non possono fornire un potenziale elevato.

Assicurarsi che tutte le parti di installazione siano pulite. Anche sporco e grasso possono causare il malfunzionamento dell'unità.

Controllare se la spazzola superiore è in contatto affidabile con il metallo della lattina. Alcuni barattoli hanno un rivestimento in plastica all'interno. Allora è meglio prendere un altro barattolo.

Verificare la presenza di eventuali spigoli vivi che si estendono oltre l'installazione. Possono diventare una fonte di scarica corona e la tensione non si accumulerà.

Assicurarsi che le spazzole non tocchino l'elastico stesso. Dovrebbe esserci un certo divario tra loro.

: 1 - albero motore elettrico; 2 - tubo di vetro; 3 - garofani; 4 - spazzola metallica; 5 - sfera; 6 - fascia elastica; 7 - spazzola metallica.

Verifica la correttezza dell'intera installazione confrontando ciò che abbiamo fatto schema elettrico installazioni.

Dopo aver configurato il generatore, consulta il tuo insegnante di fisica su quali esperimenti interessanti puoi eseguire utilizzando il generatore che hai realizzato. Ad esempio, se appendi un mucchio di strisce di carta su una lattina di alluminio con il generatore spento, all'aumentare della tensione formeranno una sorta di "bouquet" esotico.

Oppure puoi provare a produrre elettrete con un generatore Van de Graaff, fonti eterne di tensione elettrica utilizzate, ad esempio, nei microscopi.

Altrimenti potrebbe essere interrogato e cancellato.
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Generatore di Van de Graaff- generatore di alta tensione, il cui principio di funzionamento si basa sull'elettrificazione di un nastro dielettrico in movimento. Il primo generatore è stato sviluppato dal fisico americano Robert Van de Graaff nel 2007 e ha permesso di ottenere una differenza di potenziale fino a 80 kilovolt. Nel 1931 e nel 1933 costruì anche generatori più potenti, che consentirono di raggiungere tensioni rispettivamente di 1 milione e 7 milioni di volt.

Principio operativo

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Circuito generatore, vedere il testo per le spiegazioni

Un semplice generatore di Van de Graaff è costituito da un nastro dielettrico (seta o gomma) (4 nella figura "Schema del generatore") rotante sui rulli 3 e 6, con il rullo superiore dielettrico e quello inferiore metallico e collegato a terra . Una delle estremità del nastro è racchiusa in una sfera metallica 1. Due elettrodi 2 e 5 sotto forma di spazzole si trovano a breve distanza dal nastro sopra e sotto e l'elettrodo 2 è collegato alla superficie interna della sfera 1. Attraverso la spazzola 5, l'aria viene ionizzata da una sorgente di tensione ad alta tensione 7, gli ioni positivi risultanti, sotto l'influenza della forza di Coulomb, si spostano sul rullo messo a terra 6 e si depositano sul nastro, il nastro in movimento trasferisce l'aria carica all'interno della sfera 1, dove viene rimossa dalla spazzola 2, sotto l'azione della forza di Coulomb, le cariche vengono spinte sulla superficie della sfera e il campo all'interno della sfera è creato solo dalla carica aggiuntiva sul nastro. Pertanto, una carica elettrica si accumula sulla superficie esterna della sfera. La possibilità di ottenere alta tensione è limitata dalla scarica corona, che si verifica quando l'aria attorno alla sfera viene ionizzata.

I moderni generatori Van de Graaff utilizzano circuiti costituiti da collegamenti alternati di metallo e plastica invece di nastri e sono chiamati pelletron.

Applicazione

Storicamente, i generatori van de Graaff venivano originariamente utilizzati nella ricerca nucleare per accelerare varie particelle cariche. Attualmente, il loro ruolo nella ricerca nucleare è diminuito poiché sono stati sviluppati altri metodi per accelerare le particelle.

Continuano ad essere utilizzati per modellare i processi che si verificano durante un fulmine, per simulare le scariche dei fulmini al suolo.

Nella letteratura

Nel romanzo “L'equipaggio del Mekong” di E. L. Voiskunsky e I. B. Lukodyanov, il generatore di Van de Graaff viene utilizzato per conferire la proprietà di permeabilità ai solidi.

Foto

Van De Graaff gen 03.jpg

Generatore di Van de Graaff

Van De Graaff gen 04.jpg

Generatore senza sfera metallica

Van De Graaff gen 05.jpg

Rullo superiore e pettini

Van De Graaff gen 06.jpg

Rullo inferiore e pettini

Guarda anche

• Van der Graaf Generator (gruppo rock progressivo inglese)

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Appunti

La formula più famosa della relatività generale è la legge di conservazione dell'energia-massa

Questa è una bozza di articolo sulla fisica. Puoi aiutare il progetto aggiungendovi qualcosa.

Un estratto che caratterizza il generatore di Van de Graaff

"Le persone pericolose non vivono qui; non le abbiamo da molto tempo." Non ricordo quanto tempo fa... - è arrivata la risposta, e solo allora ci siamo accorti che Vaiya non era con noi, ma Miard si stava rivolgendo a noi...
Stella si guardò intorno spaventata, apparentemente non sentendosi troppo a suo agio con la nostra nuova conoscenza...
– Quindi non corri nessun pericolo? - Ero sorpreso.
“Solo esterni”, fu la risposta. - Se attaccano.
– Succede anche questo?
"L'ultima volta è stato davanti a me", rispose Miard seriamente.
La sua voce risuonava morbida e profonda nel nostro cervello, come il velluto, ed era molto insolito pensare che una creatura semiumana così strana comunicasse con noi nella nostra "lingua"... Ma probabilmente siamo già troppo abituati a tutto questo. una sorta di miracoli meravigliosi, perché nel giro di un minuto comunicavano liberamente con lui, dimenticando completamente che non era una persona.
- E allora? Non hai mai avuto problemi?! – la bambina scosse la testa incredula. – Ma allora non ti interessa affatto vivere qui!..
Parlava di una vera, inestinguibile “sete di avventura” terrena. E l'ho capita perfettamente. Ma penso che sarebbe molto difficile spiegarlo a Miard...
- Perché non è interessante? – la nostra “guida” rimase sorpresa e all’improvviso, interrompendosi, indicò verso l’alto. – Guarda – Saviya!!!
Abbiamo guardato in alto e siamo rimasti sbalorditi... Le creature delle fiabe fluttuavano dolcemente nel cielo rosa chiaro!... Erano completamente trasparenti e, come ogni altra cosa su questo pianeta, incredibilmente colorate. Sembrava che fiori meravigliosi e scintillanti volassero nel cielo, solo che erano incredibilmente grandi... E ognuno di loro aveva un volto diverso, straordinariamente bello e ultraterreno.
“Oh-oh.... Guarda... Oh, che miracolo...” disse per qualche motivo Stella in un sussurro, completamente sbalordita.
Non credo di averla mai vista così sconvolta. Ma c'era davvero qualcosa di cui stupirsi... In nessun modo, nemmeno nella fantasia più sfrenata, sarebbe stato possibile immaginare creature del genere, che spruzzavano polvere dorata scintillante dietro di sé... Miard emise uno strano “fischio”, e il creature fiabesche iniziarono improvvisamente a scendere dolcemente, formando sopra di noi un solido, enorme "ombrello" che lampeggiava con tutti i colori del loro folle arcobaleno... Era così bello da togliere il fiato!..
La prima ad “atterrare” su di noi è stata Savia, blu perla, dalle ali rosa, che, dopo aver piegato le sue scintillanti ali-petali in un “bouquet”, ha cominciato a guardarci con grande curiosità, ma senza alcun timore... era impossibile guardare con calma la sua stravagante bellezza, che mi attirava come una calamita e volevo ammirarla all'infinito...
– Non guardare troppo a lungo – Savia è affascinante. Non vorrai andartene da qui. La loro bellezza è pericolosa se non vuoi perderti”, disse tranquillamente Miard.
- Perché hai detto che qui non c'è niente di pericoloso? Quindi questo non è vero? – Stella si indignò subito.
“Ma questo non è un pericolo da temere o da combattere”. "Pensavo che fosse quello che intendevi quando me lo hai chiesto", Miard era sconvolta.
- Dai! Apparentemente avremo concetti diversi su molte cose. Questo è normale, vero? – “nobilmente” lo rassicurò la ragazzina. -Posso parlare con loro?
- Parla se puoi sentire. – Miard si è rivolto alla miracolosa Savia che era scesa da noi, e ha mostrato qualcosa.