كيفية صنع مولد فان دي غراف من الأنابيب البلاستيكية
أحد الأجهزة ذات الجهد العالي المثيرة للاهتمام هو مولد Van de Graaff، وهو جهاز يخلق فرقًا كبيرًا في الجهد بسبب كهربة شريط عازل يتحرك على طول بكرتين. يختلف الحد الأقصى للجهد اعتمادًا على حجم الجهاز، ويمكن أن يتراوح من بضع عشرات من كيلو فولت للمولدات الصغيرة الموضوعة على الطاولة إلى ملايين فولت للأجهزة الكبيرة التي يمكن استخدامها للأغراض العلمية والتوضيحية. بمساعدة مولد Van de Graaff، من الممكن إجراء العديد من التجارب المذهلة، على سبيل المثال، ملاحظة كيف تتطاير قصاصات الورق الصغيرة إلى أعلى من تأثير القوى الكهربائية أو يقف شعر الشخص "على نهايته" إذا كان جسم الشخص متصلة بطريقة معينة بفجوة شرارة. لتجميع المولد، لن تحتاج إلى أي أجزاء محددة - يمكن العثور على كل شيء في المنزل أو شراؤه من أقرب متاجر الأجهزة. تظهر الدائرة العامة للمولد أدناه.
صنع مولد فان دي غراف بيديك
من الناحية الهيكلية، المولد عبارة عن أنبوب به شريط عازل يدور بداخله. توفر بكرتان، في الجزء العلوي والسفلي من الأنبوب، الشد اللازم للشريط؛ والبكرة السفلية هي أيضًا محرك ومتصلة بعمود المحرك، الذي سيقوم بتدوير الشريط. يتم تثبيت كرة معدنية ضخمة في الجزء العلوي من الأنبوب، والتي ستكون بمثابة تراكم للشحنة. إن شكل الكرة هو الأنسب لهذا الغرض، لأنه لا يحتوي على أي نتوءات حادة، وبالتالي فإن الشحنة سوف تتراكم بكفاءة أكبر: يمكن أن تؤدي النتوءات الحادة إلى حدوث تفريغ هالة تتدفق من خلاله الشحنة المتراكمة. لإنشاء مولد منزلي بسيط، يمكنك استخدام وعاء كبير ككرة، وتثبيته رأسًا على عقب؛ تعتبر عاصبة مرقئ من الصيدلية مثالية كشريط؛ يمكن قطع البكرات، على سبيل المثال، من الخشب أو رغوة البوليسترين أو يمكن تفكيك بكرة الطلاء. أنبوب الصرف الصحي الذي يبلغ قطره 10-11 سم مثالي لأنبوب الإسكان، ويمكن تشغيل الحزام باستخدام مفك البراغي إذا كان بسرعات عالية، أو باستخدام محركات قوية مختلفة من الألعاب أو النماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو. يبدأ التجميع بإيجاد المكونات المناسبة.
عند استخدام أنبوب الصرف الصحي بقطر 11 سم، فإن الارتفاع الأمثل للهيكل سيكون حوالي 1 متر. سيتم تثبيت الهيكل بأكمله على حامل مصنوع من ألواح الخردة.
كمحرك لتدوير الحزام، أستخدم وحدة قيادة من طائرة هليكوبتر يتم التحكم فيها عن طريق الراديو، وهي عبارة عن زوج من المحركات التي تدور معًا ترسًا كبيرًا، وبالتالي تشكل علبة تروس تخفض السرعة إلى المستوى المطلوب وتزيد من عزم الدوران. يتم توصيل الترس المدفوع بدبوس M4، الذي يمر عبر الأنبوب بالكامل في الأسفل، وفي المستقبل سيتم ربط عمود به بكرة. كما أظهرت الممارسة، فإن محرك طائرة هليكوبتر واحد يكفي - على الرغم من حجمها الكبير، تتمتع هذه المحركات بقوة لائقة وتدور بسهولة الشريط بأكمله داخل السكن.
يتم الضغط على المحركات من الأعلى بشريط معدني، ويتم ضبط محاذاة جميع التروس مسبقًا. يفضل استخدام مصادر طاقة البطارية غير المتصلة بأي شكل من الأشكال بالشبكة، حتى من خلال العزل الجلفاني للمحول، لتشغيل المحرك في مولد فان دي غراف.
الصور أعلاه تظهر الأسطوانة السفلية. لقد تمكنوا من نحته من قطعتين من مادة العزل penoplex، مما أعطاه شكلًا برميليًا. يرجى ملاحظة أن الشكل يجب أن يكون على شكل برميل، مع سماكة ناعمة طفيفة في المنتصف - إذا كان العمود سلسًا تمامًا، فسوف يقفز الشريط بين الحين والآخر. تلعب مادة البكرات دورًا مهمًا في بناء المولد - يجب أن يكون الجزء السفلي من المعدن والجزء العلوي من البلاستيك. في هذه الحالة، ليس من الضروري جعل العمود السفلي مصنوعًا بالكامل من المعدن، بل يكفي تغطيته من الأعلى برقائق موصلة، ويجب أيضًا توصيل هذه الرقاقة كهربائيًا بالعمود الذي تستقر عليه الأسطوانة.
أخذت الأسطوانة العلوية الجاهزة من بكرة الطلاء، وهي مناسبة تمامًا في الشكل والحجم.يتم تثبيت الأسطوانة، المشابهة للجزء السفلي، على دبوس M4، والذي يتم تثبيته في الأخاديد الموجودة في الجزء العلوي من الأنبوب، والذي يمكن رؤيته في الصورة أدناه.
تُباع عاصبة مرقئية في كل صيدلية تقريبًا، ولها الخصائص اللازمة لنقل الشحنة، كما أنها مرنة تمامًا. يجب غسل العاصبة المشتراة من التلك وتجفيفها ثم تقطيعها إلى الطول المطلوب بهامش صغير. من أجل تحويل شريط الحزام إلى دائرة مغلقة، يمكن ببساطة لصق النهايات مع superglue مع تداخل 2-3 سم، وتبين أن قوة هذا الاتصال أكثر من كافية.
الجزء التالي من المولد هو الفرش، والتي من خلالها سيتم "تطبيق" الشحنة على الشريط و"صرفها" منه إلى المجال المعدني العلوي. أوصي بصنع الفرش من قطعة من الكابلات متعددة النواة، المكشوفة من العزل، والمنفوشة والملحومة على ألواح القماش. يجب أن تصنع فرشتين من هذا النوع، واحدة للأسطوانة السفلية والأخرى للأسطوانة العلوية. ستتصل الفرشاة السفلية بالأسطوانة السفلية وتكون متصلة بالأرض، وسيتم توصيل الفرشاة العلوية بالكرة المعدنية. الصورة أدناه توضح الفرش النهائية.
يتم تثبيت الفرش مباشرة بجوار البكرات في الأعلى والأسفل، ويجب أن تكون المسافة من الشريط إلى أطراف الفرش صغيرة قدر الإمكان، ولكن يجب ألا يلمسها الشريط. أدناه يمكنك رؤية الفرش المثبتة في الأعلى والأسفل، على التوالي.
الآن كل ما تبقى هو صنع الدعامات التي ستقف عليها الكرة العلوية - في حالتي، تم العثور على نظير يسهل الوصول إليه على شكل مقلاة مقلوبة. يتم توصيل قطعة من الأسلاك، جاحظ فوق مستوى الدعامات، بالفرشاة، وسوف تضمن اتصالها بالكرة.
في الجزء السفلي من الهيكل، وباستخدام نفس قطعة السلك، يتم ضمان الاتصال بين العمود والأسطوانة والفتحة من خلال التأريض.يرجى ملاحظة أن التأريض الجيد مطلوب لتشغيل المولد.
تم تثبيت الكرة أخيرًا، وأصبح المولد جاهزًا الآن للبدء. عند تشغيله، سيحدث فرق محتمل بين الأرض (الأسطوانة السفلية) والكرة العلوية. وسوف تزداد حتى يحدث عطل كهربائي في الهواء أو الأنبوب، أو حتى يتجاوز معدل نمو الشحنة معدل “استنزافها” من الكرة بسبب تفريغ الإكليل. تعتمد كفاءة المولد بشكل كبير على رطوبة الهواء - فكلما كان الهواء أكثر رطوبة، زادت الخسائر بسبب تفريغ الهالة، وبالتالي يمكن تحقيق جهد أقل. يمكنك زيادة معدل تراكم الشحنة عن طريق زيادة سرعة دوران الحزام، بينما سيزداد أيضًا الجهد الأقصى للمولد. من أجل تفريغ الكرة، يجب عليك تقريب جسم معدني مؤرض منها. إذا كان لهذا الجسم حواف حادة، فسوف تتدفق الشحنة بسلاسة على شكل تفريغ هالة، والذي لا يمكن رؤيته إلا في الظلام الدامس. إذا كان الكائن يحتوي على خطوط ناعمة، فعندما يقترب من مسافة معينة من الكرة، سيحدث انهيار كهربائي للهواء بصوت عالٍ إلى حد ما وفلاش. عند تجربة المولد، يجب أن تكون حذرا، على الرغم من أن لديه طاقة منخفضة للغاية، فإن نبضات الجهد لمئات الكيلوفولت يمكن أن تسبب ضررا للصحة.
