Η γεννήτρια Van de Graaff εφευρέθηκε στις αρχές του εικοστού αιώνα. Χρησιμοποιήθηκε για διάφορους σκοπούς, ιδίως για πυρηνική έρευνα. Αργότερα, η εφαρμογή περιορίστηκε. Σήμερα μπορείτε να το αγοράσετε ως παιχνίδι και να δείξετε στα παιδιά την αιώρηση διαφόρων αντικειμένων. Μπορείτε επίσης να φτιάξετε μια γεννήτρια μόνοι σας. Τότε θα γίνει ένα εξαιρετικό μοντέλο εκπαίδευσης με το οποίο γίνονται διάφορα πειράματα.
Κόλπα για μωρά
Θέλετε να δημιουργήσετε "μαγεία"; Πάρτε μια πλαστική σακούλα, κόψτε τις δύο άκρες και δέστε με ένα κορδόνι για να κάνετε έναν φιόγκο. Στη συνέχεια τρίψτε καλά ένα συνηθισμένο πλαστικό χάρακα σε ένα μάλλινο αντικείμενο και φέρτε το στην πλώρη: η πτήση θα ξεκινήσει …
Μπορείτε επίσης να αγοράσετε ένα έτοιμο «μαγικό ραβδί» με φιγούρες με το οποίο μπορείτε να κάνετε τέτοια κόλπα στο κατάστημα.
Αλλά ο ευκολότερος τρόπος για να δεις τη «μαγεία» είναι απλώς να χαϊδέψεις τη γάτα. Τότε μπορείτε να νιώσετε και να δείτε τον στατικό ηλεκτρισμό που προκύπτει.
Και εδώ είναι ένα παιχνίδι που επαναλαμβάνει το σχέδιοΓεννήτρια Van de Graaff, με μπαταρία. Όταν πατηθεί το κουμπί, δημιουργείται ένα ηλεκτροστατικό φορτίο στο άκρο. Ως εκ τούτου, το ειδώλιο το υιοθετεί και οι ομότιμες κατηγορίες αρχίζουν να απωθούνται μεταξύ τους. Εφόσον το ειδώλιο είναι σκαλισμένο με συγκεκριμένο τρόπο, «φουσκώνει» και αποκτά όγκο. Εάν η φόρτιση εξασθενήσει, τότε απλά πρέπει να πατήσετε ξανά το κουμπί "μαγικό".
Λίγη ιστορία
Φυσικά, η γεννήτρια Van de Graaff δεν είναι μόνο παιδικά παιχνίδια. Ο ίδιος ο φυσικός δημιούργησε το πνευματικό του τέκνο για να διεξάγει σοβαρή έρευνα στον τομέα της ατομικής φυσικής. Το πρώτο δείγμα επίδειξης έγινε το 1929. Ήταν μικρό σε μέγεθος. Πιο εντυπωσιακές διαστάσεις αποκτήθηκαν από τη γεννήτρια Van de Graaff, τοποθετημένη σε ράγες για αερόπλοια. Το μοντέλο αποτελούνταν από δύο πυλώνες με κούφιες σφαίρες αλουμινίου διαμέτρου δεκαπέντε πόδια.
Οι εγκαταστάσεις που κατασκευάστηκαν το 1931 και το 1933 έφτασαν σε ισχύ επτά εκατομμυρίων βολτ. Αλλά μόνο μια φόρτιση έως και ογδόντα κιλοβολτ παρείχε η πρώτη γεννήτρια Van de Graaff.
Αρχή λειτουργίας
Μια χάρτινη διηλεκτρική ταινία περιστρέφεται κατακόρυφα μέσα. Ο κύλινδρος που βρίσκεται στο πάνω μέρος είναι διηλεκτρικός και ο κάτω είναι κατασκευασμένος από μέταλλο και συνδέεται με το έδαφος. Το ηλεκτρόδιο βούρτσας στη σφαίρα αφαιρεί και τροφοδοτεί το φορτίο, το οποίο κατανεμήθηκε ομοιόμορφα στη σφαίρα. Κοντά στο ηλεκτρόδιο από κάτω, ο αέρας ιονίζεται, χρήσιμα ιόντα εγκαθίστανται στην ταινία και το τμήμα του που ανεβαίνει φορτίζεται.
Για να ληφθεί μια μεγάλη διαφορά δυναμικού στους επιταχυντές γραμμικών σωματιδίων (για τον οποίο χρησίμευαν αυτές οι γεννήτριες), χρησιμοποιήθηκαν δύο σφαίρες με διαφορετικά φορτία. Σε ένα από αυτά συσσωρεύτηκε θετικό, και στο άλλο - αρνητικό. Όταν η συγκέντρωση έφτασε σε ένα ορισμένο επίπεδο, μια ηλεκτρική εκκένωση πήδηξε ανάμεσά τους. Ήταν αυτός που ερευνήθηκε. Η τάση εδώ έφτασε τα εκατομμύρια βολτ.
Προηγουμένως, συσκευές χρησιμοποιούνταν για πυρηνική έρευνα και επιτάχυνση σωματιδίων. Αφού εμφανίστηκαν άλλες μέθοδοι επιτάχυνσης, άρχισαν να χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά σε αυτόν τον τομέα. Επί του παρόντος, η γεννήτρια Van de Graaff χρησιμοποιείται κυρίως για μοντελοποίηση. Για παράδειγμα, με τη βοήθειά του, μιμούνται οι εκκενώσεις φυσικού αερίου. Αντί για ταινίες, οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν συχνά εναλλάξ αλυσίδες που αποτελούνται από πλαστικό και σιδερένιο σύνδεσμο.
Τι χρειάζεστε για να συναρμολογήσετε τη συσκευή μόνοι σας
Το μοντέλο είναι εύκολο να το φτιάξεις μόνος σου από αυτοσχέδια μέσα. Η γεννήτρια Van de Graaff, συναρμολογημένη με τα χέρια του, αποτελείται από τα ακόλουθα εξαρτήματα:
- μολύβι;
- κοπή σωλήνων pvc;
- rubbers;
- staples;
- αλουμινόχαρτο;
- μηχανή από παιχνίδια;
- σπασμένη λάμπα;
- ξηρές πάστες από το στυλό;
- μπαταρίες 9 volt;
- κολλητική ταινία;
- wires;
- σανίδες.
Όλα τα στοιχεία πρέπει να είναι στεγνά, όπως και ο αέρας στο δωμάτιο. Διαφορετικά, ο σχεδιασμός απλά δεν θα λειτουργήσει ή θα λειτουργήσει, αλλά πολύασθενώς.
Έτσι θα βγει η γεννήτρια Van de Graaff. Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει πώς πρέπει να μοιάζει το μοντέλο.
Πώς κατασκευάζεται η γεννήτρια μόνοι σας
Αρχικά, ανοίγεται μια τρύπα στη σανίδα, η οποία θα γίνει η βάση της κατασκευής. Το τρυπάνι επιλέγεται με κατάλληλη διάμετρο, το σχήμα έχει τη μορφή στυλό. Στη συνέχεια γίνονται δύο τρύπες στο σωλήνα: πάνω και κάτω, για πάστες. Κάντε άλλες δύο τρύπες: μια ακριβώς πάνω από την κορυφή και τη δεύτερη - κάθετη προς το κάτω μέρος.
Στη συνέχεια, η πάστα πρέπει να καθαριστεί πλήρως από το μελάνι. Κόψτε ένα κομμάτι που αντιστοιχεί στην εσωτερική διάμετρο του σωλήνα. Παίρνουν έναν συνδετήρα, τον ισιώνουν και κόβουν ένα κομμάτι τόσο ώστε να προεξέχει ένα εκατοστό από το σωλήνα.
Η διηλεκτρική ταινία είναι κατασκευασμένη από κολλητική ταινία. Η τσίχλα είναι κολλημένη έτσι ώστε να κολλάνε και οι δύο πλευρές.
Συλλέγονται έτοιμα αντικείμενα.
Προσθέστε βούρτσες που συγκεντρώνουν φόρτιση. Στο κάτω μέρος, η βούρτσα περνά μέσα από την τρύπα και η άκρη γίνεται αφράτη. Οι βούρτσες πρέπει να είναι κοντά στο λάστιχο, αλλά να μην το αγγίζουν. Το πάνω μέρος περνά μέσα από την τρύπα στο επάνω μέρος.
Μετά από αυτό, με τη βοήθεια αλουμινόχαρτου, επικολλάται μια λάμπα που δεν λειτουργεί ήδη. Το επάνω σύρμα είναι προσαρτημένο στο φύλλο. Η λάμπα εισάγεται στην κορυφή της κατασκευής.
Έτοιμη η εκπαίδευση γεννήτριας Van de Graaff.
Πειράματα
Αν συνδέσετε πολλά νήματα στο επάνω ηλεκτρόδιο και φέρετε τα χέρια σας πιο κοντά, θα «σταθούν στην άκρη» και θα τυλιχτούν γύρω από τα δάχτυλά σας. Δοκιμάστε να πειραματιστείτε στο σκοτάδι.
Για να αποκτήσετε πιο ισχυρή τάση, συνδέστε δύο γεννήτριες.
Μια καλή επιλογή για πειράματα θα ήταν ένα βάζο Leyden.
Η πιο διάσημη εμπειρία είναι αυτή κατά την οποία τα μαλλιά σηκώνονται. Για να το κάνετε αυτό, σταθείτε σε ένα λαστιχένιο χαλάκι, ξύλινη σανίδα ή κόντρα πλακέ. Το χέρι τοποθετείται στη σφαίρα (ενώ η γεννήτρια πρέπει να είναι απενεργοποιημένη για να μην σοκαριστεί). Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, θα περάσει μια σπίθα, με αποτέλεσμα τα μαλλιά να σηκώνονται.
Η γεννήτρια πρέπει να αποφορτίζεται μετά από κάθε χρήση και να τη χειρίζεστε με εξαιρετική προσοχή, καθώς το ρεύμα μπορεί να είναι θανατηφόρο για τον άνθρωπο.
