Generator Van de Graaff

I de tidlige 1930'ere udviklede Dr. Robert Van de Graaf, som på det tidspunkt arbejdede som forsker ved Massachusetts Institute of Technology og var engageret i videnskabelig forskning inden for nukleær fysik og accelerator teknologi, udviklede, designet og snart byggede en højspændingselektrostatisk accelerator, der arbejdede efter princippet om en elektrificeret luftioner transportbånd (1933).

Senere, i 1936, byggede Van de Graaff (alt efter samme princip) verdens største elektrostatiske konstantspændingsgenerator - Van de Graaff tandemgenerator, der består af to høje tårne.

Aviser fra den tid kaldte lektorens opfindelse intet andet end revolutionerende, forudsagde ham at "udføre mirakler" og "opdage naturens hemmeligheder." En sådan stærk omrøring i pressen er slet ikke overraskende, fordi den største to-trins van de Graaff-generator bestod af to enorme søjler med en diameter på næsten 2 meter hver og en højde på cirka 15 meter (med metalkugler, 4,5 meter i diameter monteret på toppen af ​​søjlerne, indeni som mekanisk blev forsynet med en elektrisk ladning) og gjorde det muligt at opnå en potentiel forskel på 7.000.000 volt.

På trods af enhedens lave effektivitet som helhed (ca. 23%) havde folk, der så en vidunderlig enhed på arbejdet, et uudsletteligt indtryk, fordi gnistudladninger var mere end en meter lange.

Van de Graaff-generatorens kraft var nok til reelt forskningsarbejde - til at accelerere atomkerner, såvel som elementære partikler, såsom protoner og elektroner, til tilstrækkelig høje hastigheder. Så Van de Graaff-generatoren, der blev brugt i acceleratorer, hjalp forskere med at identificere de bestanddele af atomer, der er strukturen i det fysiske univers.

De siger, at ideen om driftsprincippet for en højspændingsgenerator kom til Van de Grauf, da han stadig var studerende og så på gnisterne fra statisk elektricitet fra tid til anden, der kørte på en arbejdende trykpresse.

Princippet for driften af ​​generatoren er som følger. Silke- eller gummibånd (dielektrisk tape) strækkes og roterer som et transportbånd på et par ruller, hvoraf den ene er i bunden af ​​søjlen, den anden inde i hulrummet i den ledende kugle øverst. Den nederste rulle er lavet af metal og galvanisk forbundet med jorden, den drives af en motor. Den øverste rulle er dielektrisk.

En metalbørste, der er forbundet til den positive terminal på højspændingskilden, hvis negative terminal er forbundet direkte til den nedre rulle, bringes til båndet nedenfor, under den nederste rulle, med et lille hul.

Så mellem den nederste rulle og børsten bevæger sig et dielektrisk bånd (i en reel generator havde båndet en bredde på ca. 120 cm). Under virkningen af ​​en højspænding (ca. 20.000 volt) mellem rullen og børsten ioniseres luften mellem dem, og positive luftioner, trukket af Coulomb-styrken, skynder sig til den negativt ladede rulle. Men da der er et dielektrisk bånd i ionens sti, sætter ionerne sig på båndet og oplader det på denne måde.

Båndet bevæger sig fra bund til top, under det modtager kontinuerligt en ladning, på samme tid tages ladningen fra dens overflade kontinuerligt nær den øvre rulle, da den øverste rulle inde i sfæren også har en børste placeret ved siden af. Børsten fjerner ladningen fra båndet, og hvis den er galvanisk forbundet med den indre overflade af den hule ledende kugle, overføres ladningen til den, mere og mere elektrificeres denne sfæriske beholder over hele dens ydre overflade, idet den i det væsentlige pumpes og pumper ladningen ind i den.

Den grundlæggende mulighed for ladningsakkumulering i kapaciteten i kuglen på van de Graaff-generatoren er begrænset af koronaudladningen, som uundgåeligt opstår på grund af ionisering af luften, der omgiver sfæren. Den teoretiske grænse for en kugle med en diameter på 4,5 meter er cirka 17.000.000 volt.

Den amerikanske forsker James Staki og frivillige Judy Creden demonstrerer menneskets legems evne til at lede elektrisk strøm. Foredrag i New York, 1966

Comments

[#1 Dmitry]

Meget interessant! Balde.