Ван де Графф генераторы ХХ ғасырдың басында ойлап табылған. Ол әртүрлі мақсаттарда, атап айтқанда, ядролық зерттеулер үшін пайдаланылды. Кейінірек қолданба тарылды. Бүгін сіз оны ойыншық ретінде сатып алып, балаларға әртүрлі заттардың көтерілуін көрсете аласыз. Сіз генераторды өзіңіз де жасай аласыз. Сонда ол әртүрлі эксперименттер жүргізілетін тамаша жаттығу үлгісіне айналады.
Балаларға арналған трюктар
"Сиқыр" жасағыңыз келе ме? Пластикалық пакетті алыңыз, екі ұшын кесіңіз және садақ жасау үшін жіппен байлаңыз. Содан кейін кәдімгі пластик сызғышты жүннен жасалған бұйымға жақсылап сүртіңіз және оны садаққа әкеліңіз: ұшу басталады …
Сонымен қатар дүкенде осындай трюктерді жасауға болатын фигуралары бар дайын «сиқырлы таяқшаны» сатып алуға болады.
Бірақ «сиқырды» көрудің ең оңай жолы – мысықты еркелету. Сонда сіз пайда болатын статикалық электр тоғын сезініп, көре аласыз.
Ал міне, дизайнды қайталайтын ойыншықВан де Графф генераторы, батареямен жұмыс істейді. Түймені басқан кезде ұшында электростатикалық заряд пайда болады. Сондықтан мүсінше оны қабылдайды және аттас зарядтар бірін-бірі кері қайтара бастайды. Мүсінше белгілі бір тәсілмен ойылғандықтан, ол «үрленіп», көлем алады. Егер заряд әлсіресе, "сиқырлы" түймені қайта басу керек.
Біраз тарих
Әрине, Ван де Граф генераторы тек балалар ойыншығы емес. Физиктің өзі атом физикасы секциясында байыпты зерттеулер жүргізу үшін өзінің миын жасады. Алғашқы демонстрациялық үлгі 1929 жылы жасалды. Ол кішкентай болды. Әсерлі өлшемдерді дирижабльдерге арналған рельстерге орнатылған Ван де Граф генераторы алды. Модель диаметрі он бес фут қуыс алюминий шарлармен қапталған екі тіректен тұрды.
1931 және 1933 жылдары салынған қондырғылар жеті миллион вольт қуатқа жетті. Бірақ бірінші Ван де Граф генераторы сексен киловольтқа дейінгі зарядты ғана қамтамасыз етті.
Жұмыс принципі
Қағаз диэлектрлік таспа ішінде тігінен айналады. Үстіңгі жағында орналасқан ролик диэлектрик, ал төменгісі металдан жасалған және жерге қосылған. Сферадағы щетка электроды сферада біркелкі бөлінген зарядты алып тастайды және береді. Төмендегі электродтың жанында ауа иондалады, пайдалы иондар таспаға түседі және оның жоғары көтерілетін бөлігі зарядталады.
Сызықтық бөлшектердің үдеткіштерінде жоғары потенциалдар айырмасын алу үшін (бұл генераторлар осыған арналған) зарядтары әртүрлі екі шар қолданылды. Олардың бірінде оң, ал екіншісінде теріс жинақталған. Концентрация белгілі бір деңгейге жеткенде олардың арасында электр разряды секірді. Ол тергеуге алынған. Мұндағы кернеу миллиондаған вольтқа жетті.
Бұған дейін құрылғылар ядролық зерттеулер мен бөлшектерді жеделдету үшін пайдаланылған. Басқа жеделдету әдістері пайда болғаннан кейін олар осы салада әлдеқайда аз қолданыла бастады. Қазіргі уақытта модельдеу үшін көбінесе Ван де Граф генераторы қолданылады. Мысалы, оның көмегімен табиғи газ разрядтары имитацияланады. Орнатуларда таспалардың орнына жиі кезектесіп пластик пен темірден тұратын тізбектер қолданылады.
Құрылғыны өзіңіз құрастыру үшін не қажет
Модельді импровизацияланған құралдардан құрастыру оңай. Өз қолымен құрастырылған Ван де Графф генераторы келесі компоненттерден тұрады:
- қарындаш;
- PVC құбырларын кесу;
- резеңкелер;
- қапсырмалар;
- алюминий фольга;
- ойыншықтардан қозғалтқыш;
- сынған шам;
- қаламнан құрғақ пасталар;
- 9 вольтты батареялар;
- жабысқақ таспа;
- сымдар;
- тақталар.
Барлық элементтер құрғақ болуы керек, сонымен қатар бөлмедегі ауа. Әйтпесе, дизайн жай жұмыс істемейді немесе болады, бірақ өтеәлсіз.
Ван де Графф генераторы осылай шығады. Төмендегі фотода үлгінің қандай болуы керектігі көрсетілген.
Генераторды өзіңіз қалай жасайды
Алдымен тақтада тесік бұрғыланады, ол құрылымның негізі болады. Бұрғы қолайлы диаметрмен таңдалады, пішіні қалам түрінде болады. Содан кейін түтікте екі тесік жасалады: үстіңгі және төменгі, пасталар үшін. Тағы екі тесік жасаңыз: біреуі жоғарыдан сәл жоғары, екіншісі - төменгі жағына перпендикуляр.
Одан кейін пастаны сиядан толығымен тазалау керек. Құбырдың ішкі диаметріне сәйкес келетін бөлікті кесіңіз. Олар қағаз қыстырғышты алып, оны түзетеді және түтіктен бір сантиметр шығып тұратындай ұзындықтағы бөлігін кесіп тастайды.
Диэлектрлік таспа жабысқақ таспадан жасалған. Сағыз екі жағы да жабысатын етіп желімделген.
Дайын заттар жиналды.
Заряд жинайтын щеткаларды қосыңыз. Төменгі жағында щетка тесік арқылы өтеді, ал ұшы пушистый етіп жасалады. Қылшықтар серпімділікке жақын болуы керек, бірақ оған тиіп кетпеуі керек. Үстіңгі жағы үстіңгі жағындағы тесік арқылы өткізілген.
Осыдан кейін алюминий фольганың көмегімен жұмыс істемей тұрған шамды жапсырады. Жоғарғы сым фольгаға бекітіледі. Шам құрылымның үстіне салынған.
Ван де Граф генераторының жаттығуы дайын.
Тәжірибелер
Егер сіз үстіңгі электродқа бірнеше жіпті бекітіп, қолыңызды жақындатсаңыз, олар «ұшында тұрып», саусақтарыңызды орап алады. Қараңғыда тәжірибе жасап көріңіз.
Қуаттырақ кернеу алу үшін екі генераторды қосыңыз.
Тәжірибелер үшін жақсы нұсқа - Лейден банкасы.
Ең танымал тәжірибе - шаштың тік тұруы. Мұны істеу үшін резеңке төсеніште, ағаш тақтайда немесе фанерде тұрыңыз. Қол сфераға қойылады (бұл кезде генераторды соққыға ұшыратпау үшін өшіру керек). Құрылғы қосылған кезде ұшқын шығып, шаш тік тұрады.
Генераторды әр пайдаланудан кейін зарядсыздандыру және оны өте сақтықпен ұстау керек, себебі ток адамдар үшін өлімге әкелуі мүмкін.
