Com fer un generador Van de Graaff amb tubs de PVC

Un dels dispositius d'alta tensió interessants és el generador Van de Graaff, un dispositiu que crea una gran diferència de potencial a causa de l'electrificació d'una cinta dielèctrica que es mou al llarg de dos rodets. La tensió màxima varia en funció de l'escala del dispositiu i pot variar des d'unes quantes desenes de quilovolts per a generadors petits de sobretaula fins a milions de volts per a dispositius grans que es poden utilitzar amb finalitats científiques i de demostració. Amb l'ajuda d'un generador de Van de Graaff, és possible dur a terme molts experiments espectaculars, per exemple, observant com el petit confeti vola cap amunt per la influència de les forces elèctriques o els cabells d'una persona s'aixequen "de punta" si el cos d'una persona està connectat d'una determinada manera a una espurna. Per muntar el generador no necessitareu cap peça específica: tot es pot trobar a casa o comprar a les ferreteries més properes. A continuació es mostra el circuit general del generador.

Fer un generador Van de Graaff amb les teves pròpies mans

Estructuralment, el generador és una canonada amb una cinta dielèctrica que gira al seu interior. Dos corrons, a la part superior i inferior de la canonada, proporcionen la tensió necessària de la cinta; el corró inferior també és un accionament i està connectat a l'eix del motor, que farà girar la cinta. A la part superior de la canonada es fixa una esfera metàl·lica massiva, que servirà d'acumulador de càrrega. La forma d'una esfera és la més adequada per a aquest propòsit, perquè no té cap protuberància aguda i, per tant, la càrrega s'acumularà de la manera més eficient: les protuberàncies agudes poden provocar una descàrrega de corona per la qual flueix la càrrega acumulada. Per fer un simple generador domèstic, podeu fer servir una paella gran com a esfera, instal·lant-la cap per avall; un torniquet hemostàtic d'una farmàcia és ideal com a cinta; els rodets es poden tallar, per exemple, de fusta, escuma de poliestirè o vosaltres. pot desmuntar un corró de pintura. Un tub de clavegueram amb un diàmetre de 10-11 cm és perfecte com a tub d'habitatge.La corretja es pot accionar amb un tornavís si té grans velocitats, o amb diversos motors força potents de joguines o models radiocontrolats. El muntatge comença amb la recerca de components adequats.

Quan utilitzeu una canonada de clavegueram amb un diàmetre d'11 cm, l'alçada òptima de l'estructura serà d'aproximadament 1 metre. Tota l'estructura s'instal·larà sobre un estand fet de taulers de ferralla.

Com a motor per fer girar la corretja, faig servir una unitat d'accionament d'un helicòpter radiocontrolat, que és un parell de motors que fan girar conjuntament un engranatge gran, formant així una caixa de canvis que redueix la velocitat al nivell desitjat i augmenta el parell. L'engranatge conduït està connectat a un passador M4, que travessa tota la canonada a la part inferior; en el futur, s'hi connectarà un eix amb un corró. Com ha demostrat la pràctica, n'hi ha prou amb un motor d'helicòpter: malgrat la seva gran mida, aquests motors tenen una potència decent i fan girar fàcilment tota la cinta dins de la carcassa.

Els motors es pressionen des de dalt amb una cinta metàl·lica i l'alineació de tots els engranatges està preestablerta. És preferible utilitzar fonts d'alimentació de bateria que no estiguin connectades de cap manera a la xarxa, fins i tot mitjançant l'aïllament galvànic del transformador, per alimentar el motor en un generador Van de Graaff.

Les imatges de dalt mostren el corró inferior. Van aconseguir tallar-lo amb dues peces d'aïllament penoplex, donant-li forma de barril. Tingueu en compte que la forma ha de tenir forma de barril, amb un lleuger espessiment suau al mig; si l'eix és completament llis, la cinta saltarà de tant en tant. El material dels corrons té un paper important en la construcció del generador: la part inferior ha de ser metàl·lica i la part superior ha de ser de plàstic. En aquest cas, no cal fer que l'eix inferior sigui totalment metàl·lic; n'hi ha prou amb cobrir-lo a la part superior amb una làmina conductora; aquesta làmina també s'ha de connectar elèctricament a l'eix on es troba el corró.

Vaig agafar el corró superior ja fet d'un corró de pintura; encaixa perfectament en forma i mida.El corró, similar al inferior, s'instal·la en un passador M4, que s'instal·la en ranures a la part superior de la canonada, que es pot veure a la foto següent.

Un torniquet hemostàtic es ven a gairebé totes les farmàcies; té les propietats necessàries per transferir una càrrega i també és força elàstic. El torniquet comprat s'ha de rentar del talc, assecar-lo i després tallar-lo a la longitud necessària amb un petit marge. Per convertir la cinta de l'arnès en un cercle tancat, els extrems simplement es poden enganxar amb supercola amb una superposició de 2-3 cm; la força d'aquesta connexió va resultar ser més que suficient.

La següent part del generador són els raspalls, a través dels quals la càrrega s'"aplicarà" a la cinta i "s'escorrerà" a l'esfera metàl·lica superior. Recomano fer els raspalls a partir d'un tros de cable de múltiples nuclis, que queda exposat de l'aïllament, s'enfila i es solda a plaques de textolita. Hauríeu de fer dos pinzells, un per al corró inferior i un altre per al superior. El raspall inferior es connectarà al corró inferior i es connectarà a terra, i el raspall superior es connectarà a l'esfera metàl·lica. La foto següent mostra els pinzells acabats.

Els raspalls s'instal·len directament al costat dels corrons a la part superior i inferior; la distància des de la cinta fins als extrems dels raspalls ha de ser el més petita possible, però la cinta no els ha de tocar. A continuació podeu veure els raspalls instal·lats a la part superior i inferior, respectivament.

Ara només queda fer els suports sobre els quals s'aixecarà l'esfera superior; en el meu cas, es va trobar un anàleg més accessible en forma de paella invertida. Un tros de filferro que sobresurt per sobre del nivell dels suports està connectat al raspall, n'assegurarà el contacte amb l'esfera.

A la part inferior de l'estructura, utilitzant la mateixa peça de filferro, s'assegura el contacte entre l'eix, el rodet i la ranura amb presa de terra.Tingueu en compte que cal una bona connexió a terra perquè el generador funcioni.

L'esfera s'instal·la l'última i el generador ja està a punt per començar. Quan està encès, es produirà una diferència de potencial entre el terra (corró inferior) i l'esfera superior. Augmentarà fins que es produeixi una avaria elèctrica a l'aire o a la canonada, o fins que la taxa de creixement de la càrrega superi la velocitat del seu "drenatge" de l'esfera a causa de les descàrregues de la corona. L'eficiència del generador depèn en gran mesura de la humitat de l'aire: com més humit sigui l'aire, més pèrdues a causa de la descàrrega de corona i, per tant, es pot aconseguir una tensió més baixa. Podeu augmentar la taxa d'acumulació de càrrega augmentant la velocitat de rotació del cinturó, mentre que la tensió màxima del generador també augmentarà. Per descarregar l'esfera, hauríeu d'apropar-hi un objecte metàl·lic posat a terra. Si aquest objecte té vores afilades, la càrrega fluirà suaument en forma de descàrrega de corona, que només es pot veure a la foscor completa. Si l'objecte té línies suaus, quan s'acosta a una certa distància de l'esfera, es produirà una ruptura elèctrica de l'aire amb un so i un flaix força forts. Quan experimenteu amb el generador, heu de tenir cura, malgrat que té una potència extremadament baixa, els polsos de tensió de centenars de quilovolts poden causar danys a la salut.