Kuinka tehdä Van de Graaff -generaattori PVC-putkesta

Yksi mielenkiintoisista suurjännitelaitteista on Van de Graaff -generaattori, joka luo suuren potentiaalieron kahta rullaa pitkin liikkuvan dielektrisen nauhan sähköistymisen vuoksi. Suurin jännite vaihtelee laitteen mittakaavan mukaan ja voi vaihdella pienten pöytägeneraattoreiden muutamasta kymmenestä kilovoltista miljooniin voltteihin suuriin tieteellisiin ja demonstraatioihin soveltuviin laitteisiin. Van de Graaff -generaattorin avulla on mahdollista tehdä monia näyttäviä kokeita, esimerkiksi tarkkailla kuinka pienet konfettit lentää ylöspäin sähkövoimien vaikutuksesta tai ihmisen hiukset nousevat ylös, jos keho on kytketty tietyllä tavalla kipinäväliin. Generaattorin kokoamiseen et tarvitse erityisiä osia - kaikki löytyy joko kotoa tai ostaa lähimmästä rautakaupasta. Generaattorin yleinen piiri on esitetty alla.

Van de Graaff -generaattorin valmistus omin käsin

Rakenteellisesti generaattori on putki, jonka sisällä pyörii dielektrinen nauha. Kaksi rullaa, putken ylä- ja alaosassa, antavat nauhalle tarvittavan kireyden, alatela on myös käyttövoima ja se on kytketty moottorin akseliin, joka pyörittää nauhaa. Putken yläosaan on kiinnitetty massiivinen metallipallo, joka toimii latausakuna. Pallon muoto sopii tähän tarkoitukseen parhaiten, koska siinä ei ole teräviä ulkonemia ja siksi varaus kerääntyy tehokkaimmin: terävät ulkonemat voivat johtaa koronapurkauksen syntymiseen, jonka läpi kertynyt varaus virtaa. Yksinkertaisen kodin generaattorin tekemiseen voit käyttää isoa pannua pallona, asenna se ylösalaisin, teippiksi sopii mainiosti apteekin hemostaattinen kiristysside, telat voidaan leikata esimerkiksi puusta, polystyreenivaahdosta tai sinä. osaa purkaa maalitelan. Koteloputkeksi sopii mainiosti halkaisijaltaan 10-11 cm viemäriputki, jota voidaan käyttää ruuvimeisselillä, jos sillä on suuria nopeuksia, tai erilaisilla melko voimakkailla moottoreilla leluista tai radio-ohjatuista malleista. Kokoaminen alkaa sopivien komponenttien etsimisellä.

Käytettäessä viemäriputkea, jonka halkaisija on 11 cm, rakenteen optimaalinen korkeus on noin 1 metri. Koko rakenne asennetaan romulevyistä tehdylle telineelle.

Hihnan pyörittämiseen käytettävänä moottorina käytän radio-ohjatun helikopterin käyttöyksikköä, joka on moottoripari, joka pyörittää yhdessä suurta vaihdetta, jolloin muodostuu vaihdelaatikko, joka laskee nopeuden halutulle tasolle ja lisää vääntömomenttia. Vetävä hammaspyörä on kiinnitetty M4-tappiin, joka kulkee koko putken läpi pohjassa, ja jatkossa siihen kiinnitetään rullalla varustettu akseli. Kuten käytäntö on osoittanut, yksi helikopterimoottori riittää - suuresta koostaan huolimatta tällaisilla moottoreilla on kunnollinen teho ja helposti pyöritettävä koko nauha kotelon sisällä.

Moottorit puristetaan ylhäältä metallinauhalla, ja kaikkien vaihteiden kohdistus on ennalta määritetty. On suositeltavaa käyttää akkuvirtalähteitä, joita ei ole kytketty verkkoon millään tavalla, edes muuntajan galvaanisen eristyksen kautta, moottorin syöttämiseen Van de Graaff -generaattorissa.

Yllä olevissa kuvissa näkyy alatela. He onnistuivat veistämään sen kahdesta penoplex-eristeen kappaleesta, mikä antoi sille tynnyrin muodon. Huomaa, että muodon tulee olla tynnyrin muotoinen, jossa on hieman pehmeä paksuus keskellä - jos varsi on täysin sileä, teippi hyppää pois silloin tällöin. Telojen materiaalilla on merkittävä rooli generaattorin rakentamisessa - pohjan tulee olla metallia ja yläosan muovia. Tässä tapauksessa alaakselia ei tarvitse tehdä kokonaan metallista, riittää, että se peitetään päältä johtavalla kalvolla, tämä kalvo on myös kytkettävä sähköisesti akseliin, jolla rulla on.

Ylätelan otin maalitelalta valmiina, se sopii muodoltaan ja koossa täydellisesti.Rulla, samanlainen kuin alaosa, on asennettu M4-tappiin, joka on asennettu putken yläosan uriin, mikä näkyy alla olevassa kuvassa.

Hemostaattista kiristyssidettä myydään melkein jokaisessa apteekissa, sillä on tarvittavat ominaisuudet varauksen siirtämiseen ja se on myös melko joustava. Ostettu kiriste tulee pestä talkista, kuivata ja leikata sitten haluttuun pituuteen pienellä marginaalilla. Valjaiden teipin muuttamiseksi suljetuksi ympyräksi päät voidaan yksinkertaisesti liimata yhteen superliimalla 2-3 cm:n limityksellä; tällaisen liitoksen lujuus osoittautui enemmän kuin tarpeeksi.

Generaattorin seuraava osa on harjat, joiden kautta varaus "sovitetaan" nauhaan ja "tyhjentyy" siitä ylempään metallipalloon. Suosittelen harjojen valmistamista monisäikeisen kaapelin palasta, joka paljastetaan eristyksestä, revitetään ja juotetaan tekstioliittilevyille. Sinun tulisi tehdä kaksi tällaista harjaa, yksi alemmalle telalle ja toinen ylemmälle. Alaharja liitetään alempaan telaan ja maahan, ja yläharja metallipalloon. Alla olevassa kuvassa näkyy valmiit siveltimet.

Harjat asennetaan suoraan telojen viereen ylä- ja alaosaan, etäisyys teipistä harjojen päihin tulee olla mahdollisimman pieni, mutta teippi ei saa koskettaa niitä. Alla näet asennetut harjat ylä- ja alaosassa.

Nyt jäljellä on vain tehdä tuet, joilla ylempi pallo seisoo - minun tapauksessani sille löydettiin helpommin saatavilla oleva analogi käänteisen pannun muodossa. Tukien tason yläpuolelle työntyvä lanka on kytketty harjaan, se varmistaa sen kosketuksen pallon kanssa.

Rakenteen alaosassa samaa lankakappaletta käyttäen akselin, rullan ja uran välinen kosketus varmistetaan maadoituksella.Huomaa, että generaattorin toiminta edellyttää hyvää maadoitusta.

Pallo asennetaan viimeisenä ja generaattori on nyt valmis käynnistymään. Kun se on päällä, maan (alarulla) ja yläpallon välillä syntyy potentiaaliero. Se kasvaa, kunnes ilmassa tai putkessa tapahtuu sähkökatkos tai kunnes varauksen kasvunopeus ylittää sen "tyhjentymisen" nopeuden pallosta koronapurkausten vuoksi. Generaattorin hyötysuhde riippuu voimakkaasti ilman kosteudesta - mitä kosteampi ilma, sitä enemmän koronapurkauksesta johtuvia häviöitä ja vastaavasti voidaan saavuttaa pienempi jännite. Voit lisätä latauksen kertymisnopeutta lisäämällä hihnan pyörimisnopeutta, samalla kun generaattorin maksimijännite kasvaa. Pallon purkamiseksi sinun tulee tuoda maadoitettu metalliesine lähemmäs sitä. Jos tällä esineellä on terävät reunat, varaus virtaa tasaisesti koronapurkauksen muodossa, joka näkyy vain täydellisessä pimeydessä. Jos esineellä on sileät viivat, niin kun se lähestyy tiettyä etäisyyttä palloon, tapahtuu ilman sähköinen hajoaminen melko kovalla äänellä ja välähdyksellä. Generaattoria kokeileessa tulee olla varovainen, vaikka sen teho on erittäin pieni, satojen kilovolttien jännitepulssit voivat aiheuttaa terveyshaittoja.