Аппарат ван де графа – Электростатические игрушки и генератор Ван де Граафа. Научные игрушки

особенности, принцип работы, как сделать своими руками

Принцип действия генератораГенератор Ван де Граафа изобрели в первой половине прошлого века. Он использовался для разных целей, в том числе для ядерных испытаний. Со временем спектр применения существенно сузился. В наши дни его можно свободно приобрести и демонстрировать детям левитацию разных объектов. Также генератор возможно соорудить самостоятельно, тогда он станет хорошей учебной моделью для проведения различных опытов.

Хотите превратиться в волшебника? Возьмите обычный полиэтиленовый пакет, обрежьте два конца и плотно перевяжите ниточкой — должен получиться бантик. После этого простую пластиковую линейку потрите обо что-то шерстяное и поднесите к бантику: начнется настоящий полет!

Готовая «волшебная палочка» и фигурки, с которыми можно проделать подобные фокусы, можно купить в магазинах.

А вот игрушки, копирующие модель генератора, работают от аккумуляторных батарей. Если нажимать на кнопку, на его конце возникает электростатический заряд, переходящий на фигурки, отталкивающий заряды друг от друга. У фигурки имеется определенный вырез, она надувается и увеличивается объем. При ослабевании заряда нужно нажать на кнопку еще раз.

Экскурс в историю

Описание генератораКонечно, электростатический генератор — не только игрушка для детей. Американский ученый создал свое изделие, проводя серьезные исследования в области атомной физики. Первый демонстрационный образец увидел мир в 1929 году, он имел небольшие размеры. Более внушительно выглядел трибогенератор, что был установлен на рельсах дирижаблей. В состав конструкции входили два столба, сверху на них прикрепили полые алюминиевые сферы диаметром 15 футов.

В 1931 и 1933 годах соорудили две установки, мощность которых достигала невероятных значений — до семи миллионов вольт, а первый образец — всего лишь 80 киловольт.

Принцип действия генератора

Как работает генераторВнутри наблюдается вращение вертикальной диэлектрической бумажной ленты. Ролик, размещенный в верхней части, — диэлектрик, а тот, что находится снизу, — металлический и соединяется с землей. Щеточный электрод сферы отвечает за снятие и подачу заряда, что равномерно распределяется в ней. Рядом с нижним электродом происходит ионизация воздушных масс, полезные осядут на ленте, и верхняя часть начнет заряжаться.

Для получения высокой разницы потенциалов линейных ускорителей частиц (именно с этой целью и разработали подобный генератор) используют две сферы с неодинаковыми зарядами. В одной собираются положительные, а в другой — отрицательные. При определенной концентрации проскакивал электрический заряд. Именно его исследовали. Напряжение могло составят несколько миллионов вольт.

Ранее приспособления применялись при проведении ядерных исследований, ускорении частиц. После появления других способов решений указанных задач их применение существенно сократилось. В наше время такие генераторы служат для моделирования. Например, они помогают имитировать природные газовые разряды. Но ленты теперь заменили на цепи со пластиковыми и железными звеньями, размещенными поочередно.

Изготовление своими руками

Модель нетрудно собрать самому, применяя подручные материалы. Генератор, собранный своими руками, будет составлен из таких элементов, как:

  • Как устроен генераторКарандаш;
  • Обрезок трубы ПВХ;
  • Резинка;
  • Скрепка;
  • Алюминиевая фольга;
  • Двигатель от игрушки;
  • Неработающая лампочка;
  • Сухие пасты от ручек;
  • Батарейки с мощностью 9 вольт;
  • Скотч;
  • Провод;
  • Доска небольшого размера.

Обратите внимание, что все компоненты должны быть полностью сухими, на одном уровне с температурой воздуха в рабочем помещении. Иначе модель может не работать совсем или подавать слишком слабые импульсы. Подробную схему и видео по созданию генератора Ван де Граафа можно найти в сети Интернет.

Чтобы сделать самодельный генератор, просверлите отверстие на доске, которая станет основанием. Выберите нужный диаметр сверла, оно должно быть в форме пера. Затем проделайте на трубке пару отверстий: первое сверху, второе снизу — для паст, потом еще два — выше первого и перпендикулярно нижнему.

Далее, пасты чистят от чернил. Вырезается кусок соответственно диаметру трубы. Скрепка выпрямляется, она должна на 1 сантиметр выступать за пределы трубки. Скотч используется как основание диэлектрической ленты. Им следует обклеить резинку так, чтобы она с двух сторон была липкой.

Предварительно подготовленные элементы собирают.

Добавляются щетки, в них собирается заряд. Снизу кисть должна пройти через отверстие, кончик оставляют распушенным. Кисти располагаются близко к резинке, но не соприкасаются с ней. Верхняя продевается через ближайшее отверстие. Затем фольгой плотно обклеивается нерабочая лампочка. К фольге плотно прикрепляют верхний провод. Лампочку оставляют в верхней части конструкции.

Генератор готов к применению.

Опыты с генератором

  • Принцип работы генератораКогда к верхнему электроду прикрепляется несколько нитей, и человек подносит к ним руки, то они «встанут дыбом». Попробуйте поэкспериментировать в полной темноте.
  • Для получения более мощного напряжения два устройства соединяют между собой.
  • Хороший вариант — использование в опытах лейденской банки.
  • Самый известный опыт тот, в процессе которого стают дыбом волосы. Для этого необходимо встать на коврик из резины, кусок доски или фанеры, одну руку положить на сферу (генератор нельзя включать, иначе человек получит электротравму). После запуска проходит искра, которая и поднимает волосы.

Устройство обязательно следует разряжать после каждого использования, в работе проявлять осторожность, ведь поражение током может привести к летальному исходу.

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы

На уроках физики, чтобы показать действие, совершаемое статическим электричеством, демонстрируют генератор Ван де Граафа. Необычное устройство, пуская в разные стороны миниатюрные молнии, приводит в восторг учеников. Но мало кто знает, что генератор также использовался для опытов в сфере ядерной физики.

История создания

Американский физик Роберт Ван де Грааф (1901-1967), работавший в Принстонском университете, вошел в историю как создатель электростатического ускорителя элементарных частиц.

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы

Первое описание генератора Ван де Граафа было сделано в 1929 году, а через два года он создал высоковольтный ускоритель, который мог выдавать электрическое напряжение 1 МВ. В 1935 году усовершенствованная конструкция вырабатывала уже 7 мегавольт.

Генератор Ван де Граафа впоследствии стал основой для современной разновидности линейного ускорителя, названного пеллетроном. Разница между ними заключалась в способе передачи заряженных частиц. Если у генератора они передавались при помощи диэлектрической ленты, то у пеллетрона — металлической цепью.

Принцип действия

Конструкция генератора позволяет делать его как в горизонтальном исполнении, так и в вертикальном. Основной его частью является большая металлическая сфера, на поверхности которой происходит накопление заряженных частиц. Внутри корпуса из изолированного материала находятся два ролика, соединенных между собой диэлектрической лентой. Изначально она была выполнена из шелка и резины, а впоследствии заменена цепью.

Нижний ролик имеет заземление и соединение с малой сферой, также у него есть привод для вращения. Верхний ролик через металлическую щетку соединен с большой сферой.

По мере вращения нижнего ролика происходит ионизация воздуха с последующим переносом заряженных частиц к верхнему ролику. Через металлическую щетку поток ионов переносится на поверхность большой сферы, где накапливается в виде электростатического заряда.

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы

Мощность генератора Ван де Граафа ограничена коронным разрядом, создающим светящуюся оболочку вокруг заряженного электрода.

Где применяется генератор

Изначально устройство применялось для разгона заряженных частиц, но со временем появились более совершенные ускорители, и необходимость в нем отпала. В настоящее время опыты с генератором Ван де Граафа ставятся в основном для моделирования процессов, происходящих во время грозовых разрядов.

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы

В современных школах это устройство является стандартным оборудованием физических кабинетов. На территории бывшего СССР генератор не выпускался. В школах для опытов использовалась электрофорная машина Вимшурста, которая была впоследствии названа «Разряд».

Способность генератора издавать разряды используется в различных шоу-программах и цирковых трюках. Он может создавать поле, удерживающее в воздухе небольшие предметы, а мощный заряд позволяет работать электрическим приборам вдали от источника электричества.

Меры предосторожности

Как любое устройство, создающее высокое напряжение, генератора Ван де Граафа требует мер предосторожности при работе с ним. Разряду неважно, где возникать: между разнополярными электродами или между заряженным электродом и телом человека. Достаточно существенной разницы в потенциалах. Поэтому при работе с генератором человек должен находиться на резиновом коврике, чтобы его потенциал оставался нейтральным по отношению к накопленному заряду.

Если человек будет находиться на полу, тем более на влажном, то он станет отличным проводником для передачи заряженных частиц земле, и через его тело пройдет разряд величиной в несколько тысяч, а может, и миллионов вольт. Единственное, что может позволить человеку остаться в живых — это малая сила тока.

Люди, имеющие кардиостимуляторы, не должны приближаться к генератору. Электронные приспособления, такие как часы, сотовые телефоны, могут давать сбой в работе. Поэтому перед началом экспериментов нужно оставить их в стороне.

Перед началом работы

Элементы генератора, такие как ленты, шкивы, сфера, притягивают к себе пыль, как магнит. Перед началом работы нужно очистить механизмы. Для этого нужно снять большую сферу и влажной тряпочкой протереть детали устройства. Если накопленный заряд не позволяет избавиться от пыли, то можно применить спрей-антистатик для волос.

Самое важное, что нужно сделать до начала вращения генератора — это убедиться в заземлении малого электрода. Иначе разряд будет бить в объект, обладающий большей массой, то есть в человека.

Из чего собрать генератор в домашних условиях

Теперь, когда принцип действия генератора Ван де Граафа известен, можно самостоятельно собрать действующую модель для домашних экспериментов. После небольших испытаний выяснилось, что для получения заряженных частиц лучше всего подходит труба ПВХ для водопровода. Если ее потереть синтетическим материалом, то появившийся в ней заряд позволят притягивать мелкие бумажки, отклонять струю воды, падающей вниз. Поэтому ПВХ-труба станет источником заряженных частиц.

А что будет переносить электроны на сферу генератора? Опыты показали, что лучше всего подходит медицинский бинт Мартенса. Он состоит из полиэстера, латекса и хлопчатобумажной ткани.

Теперь, когда определились с основными рабочими частями, составляется полный список необходимых материалов:

  1. Большая металлическая сфера. Она изготавливается из двух крупных салатниц, продающихся в ближайшем гипермаркете.
  2. Труба ПВХ. Потребуется 2 отрезка разного диаметра. Первый станет корпусом генератора, а второй нужно подобрать таким образом, чтобы он плотно надевался на шкив, соединенный с приводом.
  3. Верхний шкив. Можно использовать любой подходящий предмет, на котором бы держалась лента, не соскакивая. Например, старую втулку от велосипедного колеса или большую пластиковую катушку с бортами.
  4. Отрезок медного многожильного провода. Из него будут изготовлены щетки, снимающие и передающие заряд.
  5. Маломощный электродвигатель. Потребуется для вращения нижнего шкива. Однако если есть желание, то привод можно сделать ручной.
  6. Металлические планки для опоры генератора, а также для фиксации шкивов на ПВХ трубе.
  7. Металлический половник. Будет выступать в роли малого электрода.

Сборка генератора Ван де Граафа своими руками

Когда все материалы подготовлены, можно приступить к изготовлению:

  1. Из металлических планок сделать прямоугольную основу для генератора. Ее нужно выполнить в форме квадрата. Размеры должны обеспечивать устойчивость конструкции. Также нужно предусмотреть крепление под электродвигатель.
  2. Закрепить на валу электродвигателя нижний шкив. Рабочая поверхность его должна быть закрыта куском ПВХ трубы, который отрезается по ширине бинта Мартенса.
  3. Закрепить на платформе электродвигатель таким образом, чтобы шкив находился по ее центру.
  4. Над шкивом прикрепить в вертикальном положении трубу ПВХ диаметром 150 мм. По длине она должна быть 50-60 см. Чтобы было легко снимать и надевать ленту, на трубе нужно сделать осевой вырез шириной 4-5 см.
  5. На верхнюю часть вертикальной трубы нужно установить второй шкив. Делается это с помощью крепежных скоб.
  6. Изготовить из салатниц сферу. Для этого на одной из них вырезать в нижней части отверстие точно по диаметру трубы. К этой же салатнице по периметру нужно припаять несколько скоб, которые будут удерживать вторую половину.
  7. Сделать щетку из многожильного провода. Для этого снять изоляцию на отрезке 2-3 см и развести пучок на отдельные провода. Щетку одним концом нужно закрепить так, чтобы она касалась верхнего шкива, а другой конец нужно припаять к сфере.
  8. Чтобы из половника сделать электрод, нужно соединить рукоятку с металлической основой генератора и выполнить заземление. Ручку надо изолировать. Для этого подойдет та же ПВХ труба небольшого диаметра.

Прототипы генератора Ван де Граафа на фото столетней давности мало отличаются от устройства, сделанного своими руками. Теперь, когда прибор полностью готов, можно приступать к опытам.

Ван де Грааф, Роберт — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 сентября 2019;
проверки требует 1 правка.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 сентября 2019;
проверки требует 1 правка.

В Википедии есть статьи о других людях с фамилией Грааф.

Роберт Ван де Грааф (англ. Robert Jemison Van de Graaff; 20 декабря 1901 (1901-12-20), Таскалуса, штат Алабама — 16 января 1967) — американский физик, изобретатель высоковольтного генератора Ван де Граафа.

Окончил университет Алабамы по специальности машиностроение[3]. Работал в электрогенерирующей компании Alabama Power Company. В 1924-25 годах обучался в Сорбонне, слушая лекции Марии Кюри. В 1925-1926 году, получив стипендию Родса, продолжил образование в Оксфордском университете, в 1928 году защитил диссертацию. С 1929 года по 1931 год работал в Принстонском университете. Уже в 1929 году разработал и построил первый генератор Ван де Граафа с напряжением 80 кВ, а к 1931 году получил напряжение 1 МВ.

В 1931 году был приглашён в Массачусетский технологический институт его новым директором Карлом Комптоном. Там к 1933 году построил генератор с напряжением 7 мегавольт. В 1935 году получил патент на свой генератор[4].

Во время Второй мировой войны руководил проектом высоковольтной радиографии. В 1946 году вместе с Джоном Трампом учредил компанию High Voltage Engineering Corporation (HVEC), которая заняла лидирующие позиции в производстве электростатических ускорителей для терапии рака и промышленной радиографии.

В 1951 году Луис Альварес в Беркли повторно изобрёл принцип тандемного ускорителя ионов (1937 году принцип был предложен Willard Bennett), где ионы H, ускорившись генератором Ван де Граафа, полностью обдираются на высоковольтном терминале, и повторно ускоряются тем же напряжением как p+.

По имени его изобретения была названа английская группа прогрессивного рока Van der Graaf Generator.

В 1966 году награждён премией Т. Боннера[5].

В 1970 году его именем назван кратер на обратной стороне Луны.

Генератор Ван-Дер-Граафа « Попаданцев.нет

Генератор Ван-Де-Граафа — это одна из тех девайсин, которые помогут попаданцу запугивать аборигенов высоковольтными электрическими разрядами.
На входе — мускульная сила, на выходе — искусственная молния, вроде все отлично.

Однако, он имеет свои особенности, и именно эти особенности не позволяют его рекомендовать для построения в древности…

Принцип действия генератора Ван-Де-Граафа прост. Мы имеем диэлектрическую ленту, которая вращается между двух роликов. Снизу лента электризуется щетками, а сверху заряд с нее снимают в металлическую сферу. Заряд накапливается на наружной поверхности сферы, что позволяет продолжать снимать электростатику с ленты изнутри шара. В результате — можно накопить разряд примерно в 80 кВ. Эта девайсина была изобретена Ван-Де-Граафом в 1929 году.
Но уже через два года генератор был усовершенствован — он стал не просто снимать заряд с ленты, но на ленту начали подавать высокое напряжение в 50 кВ, что позволило на выходе получить полтора миллиона вольт, что в те времена было необходимо для физических экспериментов. Собственно, с тех пор эти генераторы так и строились — не как генераторы, а как умножители.
Напряжение разряда зависит от длины ленты и от размера сферы. Но и то и другое имеет свои ограничения — в ленте разряд растекается, а со сферы он убегает через коронный разряд. Поэтому не стоит ни строить слишком длинную ленту, ни делать слишком большую сферу.

Как видите, все просто.
Такой генератор можно построить задолго до указанной даты.
Но давайте-ка сравним генератор Ван-Де-Граафа с электрофорной машиной. Именно с точки зрения построения в древности.

1. Для Ван-Де-Граафа требуется диэлектрическая лента. В реальности она была резиновой. Можно использовать шелк. Сейчас — еще и различные синтетические ткани, которые электризуются. И чем лучше они электризуются, тем больше будет разряд в генераторе.
Соответственно, если у вас натуральные волокна, то разряд будет копеечный, если вообще будет. Например, я сомневаюсь, что с льняной полосой хоть что-то получится.
Что-то получится с шерстью, но тут — чем более гладкое волокно у шерсти, тем качественнее разряд. В древности шерсть была очень грубой, поэтому результат будет такой себе.
Еще просьба помнить, что если атмосфера влажная (какое-нибудь средиземноморье), то даже с хорошей шерсти вы ничего не получите.

Рекомендую вспомнить о цене и о доступности качественной ткани в древности.
А также о том, что лента из натуральной ткани очень быстро изнашивается — мало того, что она будет быстро растягиваться между двумя роликами, но и постоянное касание со щетками будет ткань лохматить, износ увеличится на порядок. При этом — желательно крутить как можно быстрее, а это убыстряет и износ ткани (подозреваю — ускорят даже нелинейно). Кроме того — такое использование ведет не только к частой замене ткани, а и к регулированию расстояния между роликами, ведь стоит ткани чуть провиснуть, то ролики будут прокручиваться вхолостую (прорезиненные ролики будут недоступны).
Всем, кто пробовал строить самопальные Ван-Де-Граафы стоит вспомнить, что ткань из синтетического волокна будет недоступна, а ролики будут деревянные и проскальзывающие.

2. Как понятно из конструкции, вместо одного вала в электрофорной машине у нас тут будут два, и расстояние между ними придется постоянно контролировать. Соответственно — только это усложняет конструкцию минимум в два раза. Кроме того — помним, что часть ленты, убегающая вверх и часть возвращающаяся заряжены разноименно. Поэтому будут пытаться друг к другу притянуться. Поэтому ролики нужно сделать достаточно большого диаметра. В древности же точность изготовления двух деревянных роликов… ну вы, представляете. Лента на них будет скакать рывками и постоянно проскальзывать. А проскальзывать нельзя — заряд постоянно утекает.
В электрофорной машине же — один вал на два деревянных диска. Главная задача — отбалансировать, это опытный мастер сделает даже ножом. Никаких трущихся элементов из мягких материалов. Только два деревянных диска с металлическими набойками, которые даже не касаются друг друга.

3. Шар-накопитель нужно сделать из металла. И чем больше, тем лучше. Шар полый, необходимо предусмотреть диэлектрический подвес изнутри, а у нас еще конструкция с вращающимся валом внутри сферы.
Изготовление такого элемента в древности гарантированно обещает менингит у кузнецов. Отливать полый шар… Это даже не колокол, для которого можно сделать разъемную литьевую форму! Да и сколько металла пойдет на отливку и сколько он будет стоить? Тут наверняка шар будет собираться из листового металла. При этом главное — сделать внешнюю поверхность как можно более гладкой, чтобы уменьшить коронные разряды, стреляющие из каждого выступа. Поэтому сборка на заклепках также обещает быть интересной, с заливкой свинцом неровностей а-ля шпаклевка.
И помним — масштабируемость плохая, шар желательно сделать побольше, но без фанатизма (в реальности доходило почти до 4-х метров, нам это не светит, нам бы с котелок хотя бы).

4. С накоплением заряда тоже проблема. Утечки очень большие, поэтому ленту останавливать нельзя — пока генератор в рабочем состоянии, она должна крутиться. Про износ ленты не забыли? Если же собрать электрофорную машину, то заряд будет копиться в конденсаторе. Там тоже будут утечки, но куда менее заметные. Даже для технологии древности. И даже если диэлектрик в конденсаторе сделать из керамики (со стеклом в Древнем Египте будет напряг).
И при этом — емкость конденсаторов достаточно легко увеличить, собрав батарею. Можно даже залить батарею маслом и спрятать подальше от глаз.
В Ван-Де-Граафе увеличивать размер шара неэффективно, если вообще даст результат. И конденсатор туда цеплять некуда.
Поэтому Ван-Де-Грааф позволит получать только высокое напряжение, ток там будет копеечный. Разряд же батареи конденсаторов может быть таким, что легко убьет быка, я уже молчу про намагничивание компаса.

Итак, Ван-Де-Грааф как генератор… ну, не зря его изобрели для узкой ниши — усиление напряжения в лабораторных опытах. Больше нигде он не применялся, а если где и нужен был — то электрофорная машина с этим справлялась лучше. И дешевле. Думаете, это случайно? 😀

Ускорители. — 1962 — Электронная библиотека «История Росатома»

Закладок нет.

 

 

Обложка123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556 пустая557558559560Обложка – 12 – 34 – 56 – 78 – 910 – 1112 – 1314 – 1516 – 1718 – 1920 – 2122 – 2324 – 2526 – 2728 – 2930 – 3132 – 3334 – 3536 – 3738 – 3940 – 4142 – 4344 – 4546 – 4748 – 4950 – 5152 – 5354 – 5556 – 5758 – 5960 – 6162 – 6364 – 6566 – 6768 – 6970 – 7172 – 7374 – 7576 – 7778 – 7980 – 8182 – 8384 – 8586 – 8788 – 8990 – 9192 – 9394 – 9596 – 9798 – 99100 – 101102 – 103104 – 105106 – 107108 – 109110 – 111112 – 113114 – 115116 – 117118 – 119120 – 121122 – 123124 – 125126 – 127128 – 129130 – 131132 – 133134 – 135136 – 137138 – 139140 – 141142 – 143144 – 145146 – 147148 – 149150 – 151152 – 153154 – 155156 – 157158 – 159160 – 161162 – 163164 – 165166 – 167168 – 169170 – 171172 – 173174 – 175176 – 177178 – 179180 – 181182 – 183184 – 185186 – 187188 – 189190 – 191192 – 193194 – 195196 – 197198 – 199200 – 201202 – 203204 – 205206 – 207208 – 209210 – 211212 – 213214 – 215216 – 217218 – 219220 – 221222 – 223224 – 225226 – 227228 – 229230 – 231232 – 233234 – 235236 – 237238 – 239240 – 241242 – 243244 – 245246 – 247248 – 249250 – 251252 – 253254 – 255256 – 257258 – 259260 – 261262 – 263264 – 265266 – 267268 – 269270 – 271272 – 273274 – 275276 – 277278 – 279280 – 281282 – 283284 – 285286 – 287288 – 289290 – 291292 – 293294 – 295296 – 297298 – 299300 – 301302 – 303304 – 305306 – 307308 – 309310 – 311312 – 313314 – 315316 – 317318 – 319320 – 321322 – 323324 – 325326 – 327328 – 329330 – 331332 – 333334 – 335336 – 337338 – 339340 – 341342 – 343344 – 345346 – 347348 – 349350 – 351352 – 353354 – 355356 – 357358 – 359360 – 361362 – 363364 – 365366 – 367368 – 369370 – 371372 – 373374 – 375376 – 377378 – 379380 – 381382 – 383384 – 385386 – 387388 – 389390 – 391392 – 393394 – 395396 – 397398 – 399400 – 401402 – 403404 – 405406 – 407408 – 409410 – 411412 – 413414 – 415416 – 417418 – 419420 – 421422 – 423424 – 425426 – 427428 – 429430 – 431432 – 433434 – 435436 – 437438 – 439440 – 441442 – 443444 – 445446 – 447448 – 449450 – 451452 – 453454 – 455456 – 457458 – 459460 – 461462 – 463464 – 465466 – 467468 – 469470 – 471472 – 473474 – 475476 – 477478 – 479480 – 481482 – 483484 – 485486 – 487488 – 489490 – 491492 – 493494 – 495496 – 497498 – 499500 – 501502 – 503504 – 505506 – 507508 – 509510 – 511512 – 513514 – 515516 – 517518 – 519520 – 521522 – 523524 – 525526 – 527528 – 529530 – 531532 – 533534 – 535536 – 537538 – 539540 – 541542 – 543544 – 545546 – 547548 – 549550 – 551552 – 553554 – 555556 пустая – 557558 – 559560

 

 

Электростатические игрушки и генератор Ван де Граафа. Научные игрушки

Электростатические игрушки и генератор Ван де Граафа. Научные игрушки

05.2012

Начнем с простого и дойдем до классики!

А не хотите ли Вы взять обычный тонкий полиэтиленовый пакет, обвязать его по середине ниткой и обрезать полиэтилен с двух сторон от нитки, соорудив бантик, привязанный к длинной ниточке.

Берем в руки школьную пластиковую линейку, трем ее о шерстяной шарф и подносим к бантику.

Теперь любуемся полетом бантика и стараемся как можно дольше удерживать его в воздухе.

Это самый простой опыт по электризации трением, он вызывает восторг зрителей, желание попробовать сделать тоже самое самому.

Ну, и пожалуйста, кто был бы против!

А теперь возьмем в руки то, что продается в магазине!

Просто-напросто берем волшебную палочку, поднимаем вверх вырезную фигурки из фольги и, как заправский фокусник, заставляем фигурку парит в воздухе над палочкой.

Ну это, скажу я вам, не бантик!

Фигурка распрямляется, становится объемной и вот она, полностью в вашей власти, выделывает в воздухе замысловатые кульбиты.

Где же скрыт секрет?

Чем «волшебна» эта волшебная палочка, и, как говорят малые дети, что там внутри?

Вспомните ваше первое знакомство с генератором статического электричества — это ваша кошка!

Погладь и «наслаждайся» затем дергающими нервы электрическими прикосновениями …. Пробовали?

Другой известный со школы генератор статического электричества – это электрофорная машина.

И вот еще одно воплощение устройства для накопления электрических зарядов: в волшебной палочке находится миниатюрный электростатический генератор Ван де Граафа.

Генератор в волшебной палочке работает на батарейках, которые также расположены внутри палочки. При нажатии на кнопку, генератор начинает создавать на конце волшебной палочки электростатический заряд. Когда конец палочки дотрагивается до фигурки из фольги, она приобретает часть электростатического заряда палочки. Палочка и фигурка получают одноименные заряды, а такие заряды должны отталкиваться. Фигурка и палочка теперь будут отталкиваться друг от друга.

Фигурка из фольги становится объемной потому, что все её части имеют заряды одного знака. Получается эффект, словно мы из вырезанной бумажной фигурки надуваем воздушный шарик.

Через некоторое время, заряд на фигурке и палочке ослабевает, и нужно снова нажать на кнопку на палочке, чтобы накопить новый заряд статического электричества.

А настоящий большой генератор Ван де Граафа был создан американским физиком Робертом Ван де Граафом для серьезных научных исследований элементарных частиц в области атомной физики.

Идея генератора была разработана автором в 1929 году, и сначала была создана и демонстрировалась небольшая по габаритам действующая модель генератора.

Большой мощный генератор Ван де Граафа был построен и установлен на рельсы в ангаре для дирижаблей.

Генератор состоял из двух столбов, на каждом из которых сверху были установлены полые алюминиевые, надежно изолированные от земли сферы диаметром 15 футов (1 фут равен 0, 3 м) каждая.

Вертикально установленная в колонне диэлектрическая бумажная лента, склееная в кольцо, вращалась на роликах. Верхний ролик был выполнен из диэлектрика, а нижний из металла и соединён с землёй. Нижний конец ленты получал электрические заряды от источника тока, а верхний конец находился внутри металлической сферы. Щеточный электрод внутри сферы касался ленты, снимал электрический заряд и подавал его на проводящую сферу, где он равномерно распределялся по всей внешней поверхности сферы.

Такие генераторы использовались для создания высокой разности потенциалов в линейных ускорителях частиц, поэтому требовались две сферы, накапливающие разноименные заряды. Одна сфера заряжалась положительно, другая отрицательно, при достаточном накоплении зарядов между шарами происходил электрический разряд, который и исследовался физиками.

Суммарное напряжение между сферами достигало миллионов вольт. Внутри каждой сферы огромного генератора располагались научные исследовательские лаборатории.

Первоначально такие генераторы использовались в линейных ускорителях. Диаметр купола достигал несколько метров, а создаваемая разность потенциалов несколько миллионов вольт.

В настоящее время генераторы Ван де Граафа применяются в основном для моделирования процессов, например, для имитации природных грозовых разрядов.

Теперь генератор Ван де Граафа можно увидеть и в школе, выпускается миниатюрный учебный демонстрационный генератор, предназначенный для проведения демонстрационных опытов по электростатике: электризации тел и показов искрового газового разряда в воздухе.

Здесь резиновая лента приводится в движение электродвигателем, она проходит между электрически заряженными пластинами. Возникшие на внешней стороне ленты заряды переносятся на сферу, создавая достаточно сильные электростатические поля (высокие напряжения) в окружающем пространстве, а заряды с внутренней стороны ленты противоположного знака отводятся через заземление.

Генератор Ван де Граафа – это генератор статического электричества, он дает очень высокие напряжения при очень малых токах в микроамперах. Благодаря этому, используя генератор Ван де Граафа, можно демонстрировать интересные опыты, например, электризацию человеческого тела, когда волосы «встают дыбом», и опыты в темноте, показывая электрические разряды в виде маленьких молний.

Если человек встанет на изолирующую подставку, и дотронется до заряженной сферы генератора Ван де Графа, то его телу сообщится большой электрический заряд, и все волосы, получившие одноименный заряд, будут отталкиваться друг от друга и встанут дыбом.

Но «не дай бог», если человек в таком состоянии коснется заземленной батареи отопления и ощутит на себе перераспределение зарядов!

Как сделать генератор Ван де Граафа своими руками — Рамблер/новости

Американскому физику Роберту ван де Граафу довелось родиться и творить на стыке двух великих научных эпох — электричества и ядерной физики. Созданный им в 1929 году генератор, вошедший в историю под его именем, предназначался для первых физических ядерных исследований в качестве ускорителя частиц. Спустя всего два года, установка выдавала разряды мощностью до 7 млн вольт.
Принцип действия генератора Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа — один из первых линейных ускорителей. Тем не менее воспроизвести его действующую модель по силам любому, кто хоть немного разбирается в электротехнике.

Генератор состоит из двух сфер, на которые подаются положительные и отрицательные заряды, диэлектрической закольцованной ленты, натянутой на 2 вращающихся валика (верхнего и нижнего), двух электродов в виде щеток, расположенных около валиков, причем верхний электрод замкнут на внутреннюю поверхность сферы, а нижний соединен с источником высокого напряжения.

Устройство начинает работать с вращением ленты, натянутой на валики. Верхний валик изготовлен из диэлектрического материала, а нижний — из металла с заземлением. Верхний электрод соединен с металлической сферой, а нижний, связанный с источником высокого напряжения, ионизирует окружающий воздух и создает положительные ионы, «прилипающие» к движущейся ленте.

Она, подобно транспортеру, «доставляет» положительные заряды «наверх», где с валика их снимает щеточный электрод, перебрасывая на внутреннюю поверхность сферы, где заряды накапливаются.

Одновременно на другой сфере происходит накопление отрицательных зарядов. Как только накопленный потенциал достигает критического уровня, происходит электрический разряд.

На заре ядерной эпохи генератор Ван де Граафа какое-то время использовался в качестве линейного ускорителя частиц. Но его активная научная «карьера» продолжалась недолго. Очень скоро появились ускорители нового поколения, несоизмеримые по мощности и возможностям со своим предшественником.

Однако в отличие от своих «ровесников», электротехнических устройств середины прошлого века, списанных в утиль, генератор Ван де Граафа ведет довольно активную жизнь. Из ведущих исследовательских центров он перебрался в школьные физклассы и институтские лаборатории, став, к примеру, незаменимым учебным пособием для моделирования природных разрядов в газовой среде.

Пожалуй, одним из самых известных опытов носит название «волосы дыбом». Для этого нужно встать на резиновый коврик или деревянную доску и прикоснуться к включенному генератору Ван де Граафа. Обладателей пышной шевелюры ждет сюрприз, достойный снимка с последующим размещением в Instagram.

Генератор Ван де Граафа своими руками

В нем воплощен известный тезис: «Все гениальное просто». В YouTube и на интернет-сайтах можно встретить десятки вариантов действующих генераторов Ван де Граафа, изготовленных руками умельцев из абсолютно доступных подручных материалов — карандашей, обрезков водопроводных труб ПВХ, резинок, канцелярских скрепок, батареек, электродвигателей от игрушек, скотча, проводов и т. д. Данный перечень ограничивается лишь фантазией и квалификацией изобретателей.

Наиболее доступным является вариант с обрезком трубы ПВХ, внутри которого на осях крепятся вращающиеся валики, соединенные между собой прочной лентой. Для установления осей необходимо с помощью разогретого паяльника вверху и внизу проделать параллельные отверстия.

Перпендикулярно к нижней оси проделывается еще одно отверстие для щетки. Нижний валик и щетка соединяется с электромотором. В качестве сферы можно задействовать использованную банку из-под газировки емкостью 0,33 л. К стороне, обращенной внутрь трубы, прикрепляется щетка для снятия положительного заряда. После этого конструкция собирается. Все, можно запускать. Через пару минут следует поднести банку-сферу к струйке воды, и она под действием магнитного поля слега отклонится. Что и требовалось доказать.

Видео дня. Почему женщины выходят замуж за убийц и маньяков

Читайте также

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *