Cum se face un generator Van de Graaff din țeavă PVC

Unul dintre dispozitivele interesante de înaltă tensiune este generatorul Van de Graaff, un dispozitiv care creează o diferență mare de potențial datorită electrificării unei benzi dielectrice care se deplasează de-a lungul a două role. Tensiunea maximă variază în funcție de scara dispozitivului și poate varia de la câteva zeci de kilovolți pentru generatoarele mici de banc până la milioane de volți pentru dispozitivele mari care pot fi utilizate în scopuri științifice și demonstrative. Cu ajutorul unui generator Van de Graaff, este posibil să se efectueze multe experimente spectaculoase, de exemplu, observând cum confetti mici zboară în sus sub influența forțelor electrice sau părul unei persoane se ridică „la capăt” dacă corpul unei persoane este conectat într-un anumit fel la un eclator. Pentru a asambla generatorul nu veți avea nevoie de piese specifice - totul poate fi găsit fie acasă, fie achiziționat de la cele mai apropiate magazine de hardware. Circuitul general al generatorului este prezentat mai jos.

Realizarea unui generator Van de Graaff cu propriile mâini

Din punct de vedere structural, generatorul este o conductă cu o bandă dielectrică care se rotește în interiorul acesteia. Două role, în partea de sus și de jos a țevii, asigură tensiunea necesară a benzii; rola de jos este, de asemenea, o unitate de antrenare și este conectată la arborele motorului, care va învârti banda. În partea superioară a țevii este fixată o sferă metalică masivă, care va servi drept acumulator de sarcină. Forma unei sfere este cea mai potrivită în acest scop, deoarece nu are proeminențe ascuțite și, prin urmare, sarcina se va acumula cel mai eficient: proeminențele ascuțite pot duce la apariția unei descărcări corona prin care curge sarcina acumulată. Pentru a face un simplu generator de casă, puteți folosi o tigaie mare ca sferă, instalând-o cu susul în jos; un garou hemostatic de la o farmacie este ideal ca bandă; rolele pot fi tăiate, de exemplu, din lemn, spumă de polistiren sau dvs. poate dezasambla o rolă de vopsea. O conducta de canalizare cu diametrul de 10-11 cm este perfecta ca si conducta de carcasa.Ceneaua se poate antrena folosind o surubelnita daca are viteze mari, sau folosind diverse motoare destul de puternice de la jucarii sau modele radiocontrolate. Asamblarea începe cu găsirea componentelor adecvate.

Când utilizați o conductă de canalizare cu un diametru de 11 cm, înălțimea optimă a structurii va fi de aproximativ 1 metru. Întreaga structură va fi instalată pe un stand realizat din plăci vechi.

Ca motor pentru rotirea curelei, folosesc o unitate de antrenare de la un elicopter radiocontrolat, care este o pereche de motoare care rotesc împreună o angrenare mare, formând astfel o cutie de viteze care scade viteza la nivelul dorit și crește cuplul. Angrenajul antrenat este atașat la un știft M4, care trece prin întreaga țeavă în partea de jos; în viitor, va fi atașat un arbore cu o rolă. După cum a arătat practica, un motor de elicopter este suficient - în ciuda dimensiunilor lor mari, astfel de motoare au o putere decentă și rotesc cu ușurință întreaga bandă în interiorul carcasei.

Motoarele sunt presate de sus cu o bandă metalică, iar alinierea tuturor angrenajelor este prestabilită. Este de preferat să folosiți surse de alimentare cu baterii care nu sunt conectate în niciun fel la rețea, chiar și prin izolarea galvanică a transformatorului, pentru a alimenta motorul într-un generator Van de Graaff.

Imaginile de mai sus arată rola de jos. Au reușit să-l sculpteze din două bucăți de izolație penoplex, dându-i o formă de butoi. Vă rugăm să rețineți că forma trebuie să fie în formă de butoi, cu o ușoară îngroșare netedă în mijloc - dacă axul este complet neted, banda va sări din când în când. Materialul rolelor joacă un rol semnificativ în construcția generatorului - partea inferioară trebuie să fie metalică, iar partea superioară trebuie să fie din plastic. În acest caz, nu este necesar să faceți arborele inferior complet metalic; este suficient să îl acoperiți deasupra cu folie conductivă; această folie trebuie să fie, de asemenea, conectată electric la arborele pe care se află rola.

Am luat rola de sus gata făcută dintr-o rolă de vopsea; se potrivește perfect ca formă și dimensiune.Rola, similară cu cea de jos, este instalată pe un știft M4, care este instalat în caneluri pe partea superioară a țevii, ceea ce poate fi văzut în fotografia de mai jos.

Un garou hemostatic este vândut în aproape toate farmaciile; are proprietățile necesare pentru transferul unei încărcări și este, de asemenea, destul de elastic. Garoul achiziționat trebuie spălat din talc, uscat și apoi tăiat la lungimea necesară cu o marjă mică. Pentru a transforma banda hamului într-un cerc închis, capetele pot fi pur și simplu lipite împreună cu superglue cu o suprapunere de 2-3 cm; rezistența unei astfel de conexiuni s-a dovedit a fi mai mult decât suficientă.

Următoarea parte a generatorului sunt periile, prin care sarcina va fi „aplicată” pe bandă și „scurge” din aceasta în sfera metalică superioară. Recomand să faceți periile dintr-o bucată de cablu cu mai multe fire, care este expusă de izolație, pufă și lipită pe plăci de textolit. Ar trebui să faci două astfel de perii, una pentru rola inferioară și una pentru cea superioară. Peria de jos se va conecta la rola de jos și va fi conectată la pământ, iar peria de sus va fi conectată la sfera metalică. Fotografia de mai jos prezintă pensulele terminate.

Periile sunt instalate direct lângă rolele de sus și de jos; distanța de la bandă până la capetele periilor trebuie să fie cât mai mică posibil, dar banda nu trebuie să le atingă. Mai jos puteți vedea periile instalate în partea de sus și respectiv de jos.

Acum, tot ce rămâne este să facem suporturile pe care va sta sfera superioară - în cazul meu, a fost găsit un analog mai accesibil pentru acesta sub forma unei tigaie inversate. O bucată de sârmă care iese deasupra nivelului suporturilor este conectată la perie; aceasta va asigura contactul acesteia cu sfera.

În partea inferioară a structurii, folosind aceeași bucată de sârmă, contactul dintre arbore, rolă și fantă este asigurat cu împământare.Vă rugăm să rețineți că este necesară o bună împământare pentru ca generatorul să funcționeze.

Sfera este instalată ultima, iar generatorul este acum gata să pornească. Când este pornit, va apărea o diferență de potențial între sol (rola inferioară) și sfera superioară. Acesta va crește până când apare o defecțiune electrică în aer sau țeavă sau până când rata de creștere a sarcinii depășește rata de „drenare” a acesteia din sferă din cauza descărcărilor corona. Eficiența generatorului depinde în mare măsură de umiditatea aerului - cu cât aerul este mai umed, cu atât mai multe pierderi datorate descărcării corona și, în consecință, se poate obține o tensiune mai mică. Puteți crește rata de acumulare a sarcinii prin creșterea vitezei de rotație a curelei, în timp ce tensiunea maximă a generatorului va crește și ea. Pentru a descărca sfera, ar trebui să aduceți un obiect metalic împământat mai aproape de ea. Dacă acest obiect are margini ascuțite, sarcina va curge lin sub forma unei descărcări corona, care poate fi văzută doar în întuneric complet. Dacă obiectul are linii netede, atunci când se apropie de o anumită distanță de sferă, se va produce o defecțiune electrică a aerului cu un sunet și un fulger destul de puternic. Când experimentați cu generatorul, ar trebui să aveți grijă, în ciuda faptului că are o putere extrem de scăzută, impulsurile de tensiune de sute de kilovolți pot dăuna sănătății.