Van de Graaffův generátor byl vynalezen na začátku dvacátého století. Byl používán pro různé účely, zejména pro jaderný výzkum. Později se aplikace zúžila. Dnes si ho můžete koupit jako hračku a předvést dětem levitaci různých předmětů. Generátor si můžete postavit i sami. Pak se stane vynikajícím tréninkovým modelem, se kterým se provádějí různé experimenty.
Tky pro miminko
Chcete vytvořit "kouzlo"? Vezměte igelitový sáček, odstřihněte oba konce a svažte provázkem, abyste vytvořili mašličku. Potom obyčejné plastové pravítko dobře otřete o vlněný předmět a přiveďte jej na příď: let začne …
V obchodě si můžete koupit i hotovou "kouzelnou hůlku" s figurkami, se kterými můžete takové triky dělat.
Nejjednodušší způsob, jak vidět "kouzlo", je pohladit kočku. Pak můžete cítit i vidět výslednou statickou elektřinu.
A tady je hračka, která opakuje designVan de Graaffův generátor na baterie. Po stisknutí tlačítka se na hrotu vytvoří elektrostatický náboj. Figurka si ji proto osvojí a stejnojmenní nálože se začnou navzájem odpuzovat. Vzhledem k tomu, že figurka je vyřezána určitým způsobem, "nafoukne se" a získá objem. Pokud nabití zeslábne, stačí znovu stisknout „magické“tlačítko.
Trocha historie
Van de Graaffův generátor samozřejmě nejsou jen dětské hračky. Fyzik sám vytvořil své duchovní dítě, aby provedl seriózní výzkum v sekci atomové fyziky. První ukázkový vzorek byl vyroben v roce 1929. Bylo to malé velikosti. Působivější rozměry získal Van de Graaffův generátor, namontovaný na kolejnicích pro vzducholodě. Model se skládal ze dvou sloupů zakončených dutými hliníkovými koulemi o průměru patnáct stop.
Instalace postavené v letech 1931 a 1933 dosáhly výkonu sedmi milionů voltů. První Van de Graaffův generátor však poskytl pouze náboj až osmdesát kilovoltů.
Princip fungování
Papírová dielektrická páska se uvnitř otáčí svisle. Válec umístěný nahoře je dielektrikum a spodní je vyroben z kovu a je spojen se zemí. Kartáčová elektroda v kouli odebírá a dodává náboj, který byl v kouli rovnoměrně rozložen. V blízkosti elektrody dole je vzduch ionizován, užitečné ionty se usazují na pásce a její část, která stoupá nahoru, se nabíjí.
K získání vysokého potenciálu rozdílu v lineárních urychlovačích částic (k čemuž tyto generátory sloužily) byly použity dvě koule s různým nábojem. V jednom z nich se nahromadily pozitivní a ve druhém - negativní. Když koncentrace dosáhla určité úrovně, přeskočil mezi nimi elektrický výboj. Byl to on, kdo byl vyšetřován. Napětí zde dosahovalo milionů voltů.
Dříve se zařízení používalo pro jaderný výzkum a urychlování částic. Poté, co se objevily další způsoby zrychlení, začaly se v této oblasti používat mnohem méně často. V současné době se pro modelování většinou používá Van de Graaffův generátor. S jeho pomocí se například napodobují výboje zemního plynu. Namísto pásek se v instalacích často používají řetězy sestávající střídavě z plastových a železných článků.
Co potřebujete k sestavení zařízení sami
Model si snadno sestavíte sami z improvizovaných prostředků. Van de Graaffův generátor, sestavený vlastníma rukama, se skládá z následujících součástí:
- pencil;
- řezání trubek z PVC;
- gumy;
- staples;
- hliníková fólie;
- motor z hraček;
- rozbitá žárovka;
- suché pasty z pera;
- 9voltové baterie;
- lepicí páska;
- wires;
- boards.
Všechny prvky musí být suché, stejně jako vzduch v místnosti. Jinak design prostě nebude fungovat nebo bude, ale velmislabě.
Takto dopadne Van de Graaffův generátor. Níže uvedená fotografie ukazuje, jak by měl model vypadat.
Jak si generátor vyrábíte sami
Nejprve se na prkně vyvrtá otvor, který se stane základem konstrukce. Vrták je vybrán s vhodným průměrem, tvar je ve formě pera. Poté se na trubici vytvoří dva otvory: horní a spodní pro pasty. Vytvořte dva další otvory: jeden těsně nad horní částí a druhý - kolmý ke spodní části.
Dále musí být pasta zcela očištěna od inkoustu. Vyřízněte kus odpovídající vnitřnímu průměru trubky. Vezmou kancelářskou sponku, narovnají ji a odříznou kus dostatečně dlouhý, aby vyčníval centimetr z tuby.
Dielektrická páska je vyrobena z lepicí pásky. Žvýkačka je přilepena tak, že obě strany jsou také lepivé.
Shromažďují se připravené položky.
Přidejte štětce, které sbírají náboj. Ve spodní části kartáč prochází otvorem a hrot je načechraný. Kartáče by měly být blízko gumičky, ale neměly by se jí dotýkat. Vršek je provlečen otvorem v horní části.
Poté se pomocí hliníkové fólie přelepí již nefunkční žárovka. Horní drát je připevněn k fólii. Lampa je vložena na horní část konstrukce.
Trénink Van de Graaffova generátoru připraven.
Experimenty
Pokud k horní elektrodě připojíte několik nití a přiblížíte své ruce, budou „stát na konci“a omotají se kolem vašich prstů. Zkuste experimentovat ve tmě.
Abyste získali výkonnější napětí, připojte dva generátory.
Dobrou možností pro experimenty by byla Leydenská nádoba.
Nejznámější zážitek je ten, při kterém vstávají vlasy na hlavě. K tomu se postavte na gumovou podložku, dřevěnou desku nebo překližku. Ruka je položena na kouli (zatímco generátor musí být vypnutý, aby nedošlo k šoku). Když je spotřebič zapnutý, přejde jiskra, která způsobí, že vlasy vstávají na konci.
Generátor by měl být vybit po každém použití a zacházet s ním s maximální opatrností, protože proud může být pro člověka smrtelný.
