ژنراتور Van de Graaff در آغاز قرن بیستم اختراع شد. این برای اهداف مختلف، به ویژه، برای تحقیقات هسته ای مورد استفاده قرار گرفت. بعداً برنامه محدود شد. امروز می توانید آن را به عنوان یک اسباب بازی بخرید و شناور شدن اشیاء مختلف را به کودکان نشان دهید. شما همچنین می توانید یک ژنراتور را خودتان بسازید. سپس به یک مدل آموزشی عالی تبدیل می شود که با آن آزمایشات مختلفی انجام می شود.
ترفندهای کودک
آیا می خواهید "جادو" ایجاد کنید؟ یک کیسه پلاستیکی بردارید، دو سر آن را ببرید و با نخ ببندید تا یک پاپیون درست کنید. سپس یک خط کش پلاستیکی معمولی را به خوبی روی یک وسیله پشمی بمالید و آن را به سمت کمان بیاورید: پرواز آغاز می شود …
همچنین می توانید یک "عصای جادویی" آماده با فیگورها خریداری کنید که با آن می توانید چنین ترفندهایی را در فروشگاه انجام دهید.
اما ساده ترین راه برای دیدن "جادو" فقط نوازش گربه است. سپس می‌توانید الکتریسیته ساکن حاصل را هم حس کنید و هم ببینید.
و اینجا یک اسباب بازی است که طرح را تکرار می کندژنراتور Van de Graaff، با باتری کار می کند. هنگامی که دکمه فشار داده می شود، یک بار الکترواستاتیک در نوک ایجاد می شود. بنابراین، مجسمه آن را می پذیرد و بارهایی به همین نام شروع به دفع یکدیگر می کنند. از آنجایی که مجسمه به روش خاصی حک شده است، "باد" می شود و حجم می یابد. اگر شارژ ضعیف شد، فقط باید دکمه "جادویی" را دوباره فشار دهید.
کمی از تاریخ
البته ژنراتور Van de Graaff فقط اسباب بازی کودکان نیست. خود این فیزیکدان، ذهن خود را برای انجام تحقیقات جدی در بخش فیزیک اتمی خلق کرد. اولین نمونه نمایشی در سال 1929 ساخته شد. حجمش کم بود ابعاد چشمگیرتری توسط ژنراتور Van de Graaff که بر روی ریل های کشتی های هوایی نصب شده بود به دست آمد. این مدل از دو ستون تشکیل شده بود که در بالای آن کره‌های آلومینیومی توخالی به قطر پانزده فوت قرار داشت.
تاسیسات ساخته شده در سالهای 1931 و 1933 به توان هفت میلیون ولت رسیدند. اما تنها شارژی تا هشتاد کیلوولت توسط اولین ژنراتور Van de Graaff ارائه شد.
اصل عملیات
یک نوار دی الکتریک کاغذی به صورت عمودی در داخل می چرخد. غلتکی که در بالا قرار دارد دی الکتریک است و پایین آن از فلز ساخته شده و به زمین متصل است. الکترود قلم مو در کره، بار را که به طور مساوی در کره توزیع شده است، حذف و تامین می کند. در نزدیکی الکترود زیر، هوا یونیزه می‌شود، یون‌های مفید روی نوار می‌نشینند و بخشی از آن که بالا می‌رود شارژ می‌شود.
برای به دست آوردن اختلاف پتانسیل بالا در شتاب دهنده های ذرات خطی (که این مولدها برای آن بودند)، از دو کره با بارهای مختلف استفاده شد. در یکی از آنها مثبت و در دیگری منفی انباشته شده است. هنگامی که غلظت به حد معینی رسید، یک تخلیه الکتریکی بین آنها پرید. او بود که مورد تحقیق قرار گرفت. ولتاژ اینجا به میلیون ها ولت رسید.
پیش از این، دستگاه هایی برای تحقیقات هسته ای و شتاب ذرات استفاده می شد. پس از ظهور روش های دیگر شتاب، استفاده از آنها در این زمینه بسیار کمتر شد. در حال حاضر از ژنراتور Van de Graaff بیشتر برای مدل سازی استفاده می شود. به عنوان مثال، با کمک آن، تخلیه گاز طبیعی تقلید می شود. به جای نوار، تاسیسات اغلب از زنجیر متشکل از حلقه های پلاستیکی و آهنی به طور متناوب استفاده می کنند.
آنچه برای مونتاژ خود دستگاه نیاز دارید
این مدل به راحتی از وسایل بداهه ساخته می شود. ژنراتور Van de Graaff که با دستان خود مونتاژ شده است از اجزای زیر تشکیل شده است:
- مداد؛
- برش لوله pvc;
- لاستیک;
- مهیج;
- فویل آلومینیوم;
- موتور از اسباب بازی ها؛
- لامپ شکسته؛
- خمیرهای خشک از قلم؛
- باتری های 9 ولت؛
- نوار چسب؛
- سیم;
- تخته.
همه عناصر و همچنین هوای اتاق باید خشک باشند. در غیر این صورت، طراحی به سادگی کار نخواهد کرد یا کار نخواهد کرد، اما بسیارضعیف.
ژنراتور Van de Graaff اینگونه خواهد شد. عکس زیر نشان می دهد که این مدل چگونه باید باشد.
چگونه ژنراتور توسط خودتان ساخته می شود
ابتدا سوراخی روی تخته ایجاد می شود که به پایه سازه تبدیل می شود. مته با قطر مناسب انتخاب می شود، شکل به شکل قلم است. سپس دو سوراخ روی لوله ایجاد می شود: بالا و پایین برای خمیر. دو سوراخ دیگر ایجاد کنید: یکی درست بالای بالا، و دومی - عمود بر پایین.
بعد، خمیر باید کاملاً از جوهر پاک شود. یک قطعه مطابق با قطر داخلی لوله را برش دهید. آنها یک گیره کاغذ را می گیرند، آن را صاف می کنند و یک قطعه را به اندازه ای برش می دهند که یک سانتی متر از لوله بیرون بزند.
نوار دی الکتریک از نوار چسب ساخته شده است. آدامس به گونه ای چسبانده می شود که دو طرف آن نیز چسبنده باشد.
اقلام آماده جمع آوری شد.
برس هایی اضافه کنید که شارژ جمع می کنند. در قسمت پایین، قلم مو از سوراخ عبور می کند و نوک آن کرکی می شود. برس ها باید نزدیک الاستیک باشند، اما به آن دست نزنند. قسمت بالایی از سوراخ بالایی عبور می کند.
بعد از آن، با کمک فویل آلومینیومی، یک لامپ که از قبل کار نمی کند، چسبانده می شود. سیم بالایی به فویل وصل شده است. لامپ در بالای سازه قرار داده شده است.
آموزش ژنراتور Van de Graaff آماده است.
آزمایشات
اگر چندین نخ را به الکترود بالایی بچسبانید و دست‌هایتان را نزدیک‌تر کنید، «در انتهای خود می‌ایستند» و دور انگشتانتان می‌پیچند. در تاریکی آزمایش کنید.
برای دریافت ولتاژ قوی تر، دو ژنراتور را وصل کنید.
یک گزینه خوب برای آزمایش شیشه لیدن است.
مشهورترین تجربه تجربه ای است که در آن مو سیخ می شود. برای انجام این کار، روی یک تشک لاستیکی، تخته چوبی یا تخته سه لا بایستید. عقربه روی کره قرار می گیرد (در حالی که ژنراتور باید خاموش شود تا شوکه نشود). وقتی دستگاه روشن می شود، جرقه ای می گذرد و باعث سیخ شدن موها می شود.
ژنراتور باید پس از هر بار استفاده تخلیه شود و با احتیاط کامل از آن استفاده کنید، زیرا جریان می تواند برای انسان کشنده باشد.
