家電卓ヴァン・デ・グラーフ発電機：装置、動作原理、応用。静電気玩具とヴァン・デ・グラーフ発電機

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ヴァン・デ・グラーフ発電機：装置、動作原理、応用。静電気玩具とヴァン・デ・グラーフ発電機

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ヴァン・デ・グラーフ発電機- 高電圧発生器。動作原理は移動する誘電体テープの帯電に基づいています。最初の発電機は 2006 年にアメリカの物理学者ロバートヴァンデグラーフによって開発され、最大 80 キロボルトの電位差を得ることが可能になりました。 1931 年と 1933 年には、より強力な発電機も製造し、それぞれ 100 万ボルトと 700 万ボルトの電圧に達することが可能になりました。

動作原理

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発電機回路、説明については本文を参照

単純なヴァン・デ・グラフ発電機は、ローラー 3 と 6 上で回転する誘電体 (シルクまたはゴム) テープ (図「発電機の図」の 4) で構成されます。上部のローラーは誘電体で、下部のローラーは金属で接地されています。。テープの一方の端は、金属球 1. ブラシ状の 2 つの電極 2 および 5 がテープから短い距離の上下に配置され、電極 2 は球 1 の内面に接続されています。ブラシ 5 を通じて空気がイオン化されます。高電圧電源 7 から、クーロン力の影響を受けて生じた正イオンが接地されたローラー 6 に向かって移動し、ベルト上に落ち着きます。移動するベルトが電荷を球 1 内に移動させ、そこでブラシ 2 によって除去されます。、クーロン力の影響下で、電荷は球の表面に押し付けられ、球の内部の場はテープ上の追加の電荷によってのみ作成されます。したがって、外面球体が溜まる電荷。高電圧を得る可能性は、球の周囲の空気がイオン化するときに発生するコロナ放電によって制限されます。

現代のヴァン・デ・グラーフ発電機は、リボンの代わりに金属とプラスチックの交互リンクからなる回路を使用しており、ペレットロンと呼ばれます。

応用

歴史的に、ファンデグラーフ発電機は当初、さまざまな荷電粒子を加速するために核研究で使用されていました。現在、粒子を加速する他の方法が開発されるにつれて、核研究におけるそれらの役割は減少しています。

これらは、落雷時に発生するプロセスをモデル化し、シミュレーションするために引き続き使用されます。雷放電地上で。

文学において

E. L. ヴォイスクンスキーと I. B. ルコジャノフによる小説「メコンの乗組員」では、固体に透過性の特性を与えるためにヴァンデグラーフ発電機が使用されています。

写真

ヴァン・デ・グラーフ世代03.jpg

ヴァン・デ・グラーフ発電機

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金属球のない発電機

ヴァン・デ・グラーフ世代05.jpg

トップローラーとコーム

ヴァン・デ・グラーフ世代06.jpg

ボトムローラーとコーム

こちらも参照

ヴァン・デル・グラーフ・ジェネレーター (イギリスのプログレッシブ・ロック・バンド)

記事「ヴァン・デ・グラーフ・ジェネレーター」についてレビューを書く

ノート

一般相対性理論の最も有名な式はエネルギー質量保存の法則です。

これは物理学に関する論文の草稿です。プロジェクトに追加することでプロジェクトを支援できます。

ヴァン・デ・グラーフ発電機の特徴を示す抜粋

「ここには危険人物は住んでいません。長い間危険な人はいませんでした。」どれくらい前だったか覚えていない... - 答えが来て、その時になって初めて、ヴァイヤは私たちと一緒にいないが、ミアードが私たちに話しかけていることに気づきました...
ステラは恐怖で周囲を見回しましたが、どうやら私たちの新しい知り合いにあまり居心地が良くないようでした...
――では、危険性はまったくないんですか？ - 私はびっくりしました。
「外部のみです」という答えが返ってきた。 - 彼らが攻撃した場合。
–そういうこともあるのでしょうか？
「前回は私の前でした」とミアードは真剣に答えた。
彼の声はビロードのように柔らかくて私たちの脳に深く響き、そのような奇妙な半人間の生き物が私たち自身の「言語」でコミュニケーションしていると考えるのは非常に珍しいことでした...しかしおそらく私たちはすでにすべてに慣れすぎていますそれは一種の素晴らしい奇跡だった。なぜなら、彼らは1分以内に彼と自由にコミュニケーションを取り、彼が人間ではないことを完全に忘れていたからである。
- それで、何の問題もないの?! – 少女は信じられないというように首を横に振った。 ――でも、じゃあここに住む気はまったくないんですね！
それは、本物の、抑えられない地上の「冒険への渇望」について語っています。そして私は彼女のことを完全に理解しました。でもこれをミアドに説明するのはとても難しいと思います...
- なぜ面白くないのですか？ – 私たちの「ガイド」は驚き、突然話を中断して上を指さしました。 – ほら – サヴィヤ!!!
私たちは頂上を見て唖然としました。薄ピンクの空に、おとぎ話のような生き物たちが滑らかに浮かんでいました。それらは完全に透明で、この地球上の他のすべてのものと同じように、信じられないほどカラフルでした。まるで素晴らしいきらめく花が空を飛んでいるように見えましたが、その花は信じられないほど大きかった...そしてそれぞれが異なる、幻想的に美しく、この世のものとは思えない顔をしていました。
「ああ、ああ……ほら……ああ、なんて奇跡なんだ……」ステラはなぜか、完全に唖然としてささやき声で言った。
彼女がこれほどショックを受けているのを見たことがないと思います。しかし、本当に驚くべきことがあった... どんなに突飛な空想でも、そのような生き物を想像することは不可能であり、彼の後ろで輝く金色の粉を噴霧しました... ミアードは奇妙な「笛」を鳴らしました。おとぎ話の生き物たちが突然滑らかに降り始め、私たちの上に頑丈で巨大な「傘」が形成され、狂気の虹のすべての色で点滅しました...それは息をのむほど美しいものでした!...
最初に私たちのところに「着陸」したのは、パールブルーでピンクの翼を持つサヴィアでした。彼女は輝く翼の花びらを「花束」に折り畳んで、大きな好奇心で私たちを見つめ始めましたが、何の恐れもありませんでした...彼女の風変わりな美しさを冷静に見ることは不可能でした。彼女は磁石のように私を惹きつけ、私は彼女を際限なく賞賛したかったのです...
– あまり長く見ないでください – サヴィアは魅力的です。ここを離れたくないでしょう。自分を失いたくないなら、その美しさは危険です」とミアードは静かに語った。
- なぜここには危険なものは何もないと言いましたか? では、これは真実ではないのでしょうか？ – ステラはすぐに憤慨しました。
「しかし、これは恐れたり戦ったりする必要がある危険ではありません。」「それがあなたの質問の意味だと思いました」とミアードは動揺した。
- 来て！どうやら、私たちは多くのことについて異なる概念を持つようになるでしょう。これは普通のことですよね？ – 「気高く」少女は彼を安心させました。 -彼らと話してもいいですか？
- 聞こえる場合は話してください。 ――ミアードは我々のもとに降り立った奇跡のサヴィアに向き直り、何かを見せた。

これは高電圧発生器であり、その動作メカニズムは移動する誘電体テープの帯電に基づいています。 1929 年に米国で物理学者ロバートヴァンデグラーフによって初めて作成され、最大 80 ボルトの電位差が得られました。 1931 年には、100 万ボルト、そして 2 年後には 700 万ボルトを生成する装置も開発しました。

摩擦時には、異なる素材お互いに電荷を得ることができ、それがあらゆる種類の小さな紙片や塵を引き寄せ、さらには水の流れをそらせることもあります。たとえば、下水道塩ビ管そして靴下も、有名なエボナイトの棒と同じように機能します。あらゆる物質は、プラスに帯電した原子核と、その周りを回るマイナスに帯電した電子で構成されています。通常、物質は同量のプラスとマイナスの電荷を持っているため、合計ゼロに等しい、そのような体は充電されません。しかし、靴下がパイプに触れると、電子はその分子によりよく引き寄せられるため、電子が靴下から靴下に移動します。

摩擦はできるだけ多くの分子を接触させる方法なので、実験中はつま先をより強く押す方が良いでしょう。しかし、誰もがこれを認識しているわけではありません簡単な方法で電圧が 1000 V に達することを確認するには、窓のない部屋に閉じ込めるなど、完全な暗闇の中で実験を実行することをお勧めします。そして、靴下がパイプにこすれるときに発生する放電のフラッシュを観察してください。

ヴァンデグラフ発電機も 2 つの材料が互いに接触することで電荷を受け取りますが、はるかに高い電圧を得ることができます。非常にシンプルな構造になっています。エンジンは発電機の底部に取り付けられており、回転させる必要があります。特殊テープ、テープに触れたときにテープを充電する何かをモーター軸に取り付ける必要があります。私たちは車軸に取り付けるための素材をたくさん試し、テープのオプションもいくつか試しました。 Martens の医療用包帯はテープとして最適で、電子をよく引き付け、マイナスに帯電する同じ PVC パイプの破片が車軸に取り付けられました。そして、プラスに帯電したテープは回転しながらその電荷を上に運び、金属球上にどんどん蓄積していきます。ボールをプラスではなくマイナスにしたい場合は、パイプに指を突っ込むだけで、皮膚をこすると電子が放出されます。ボールの電圧は非常に高く蓄積され、落雷の大きさから判断すると、100,000 V が蓄積されます。ヴァンデグラフ技術を使用して作成された冷却発電機は数百万ボルトを生成でき、粒子を高エネルギーまで加速するために物理学で使用されます。

なぜテープはいつもボールに電荷をもたらすだけで、そこからボールを決して取り去らないのでしょうか? 質問に答えるには、1 つ理解する必要があります大切な財産ボールはテープとは異なり、導電性の高い材料である金属で特別に作られているためです。一般の人向けの説明ですが、知識のある人はガウスの定理と自分自身のスクリーニングについて読むでしょう。

金属片があり、何らかの方法でその中に電荷が入ったとします。たとえそれが負の電子の束であっても、それが金属であれば、一瞬たりとも存在しなくなります。それは電子の束であり、それらはすべて互いに遠ざかる友人です。すぐに、すべての過剰な電荷が金属の外壁に非常に薄い層で塗りつぶされます。常に導体の外表面に蓄積します。したがって、テープはボールから電荷を受け取ることができず、内部には電荷がまったくありません。これが発明者ヴァン・デ・グラーフの発電機の基本動作原理です。全体的なコツは、テープをボールの外側からではなく内側から持ってくることです。

ボールはIKEAで買った2つのサラダボウルから作りました。内側には自転車から作られたスリーブがあり、その上でテープが保持され、自由に回転します。テープからの電荷は、スリーブを介して、またはボールの助けを借りてボールに到達します。追加のワイヤー、テープにできるだけ近づけます。最後には多くの小さくて鋭い導体に分かれます。実際のところ、電荷は空気中を通ってチップにはるかによく流れます。落雷した柄杓は、手作りの発電機の本体を介して接地されます。

でさまざまな分野科学技術では、電子、陽子、イオンなどの荷電粒子の加速器が使用されます。このような加速器はさまざまな原理に基づいて構築できます。静電気の原理も含めて。この原理に基づいて構築された発電機の 1 つのタイプは、Van de Graaff 発電機です。この装置は、1929 年にマサチューセッツ大学のヴァン・デ・グラーフ教授によって発明され、モーターの助けを借りて動く誘電体テープに電気を流すことによって超高電圧場を生成する原理を使用しました。

設計と動作原理

発電機の設計は垂直または水平にすることができます。最も一般的なのは垂直設置です。
このジェネレータには次のものが含まれます。

2 つの回転プーリー上を 20 ～ 40 m/s の速度で移動するエンドレスの誘電ゴムまたはシルクテープ。
プーリー2個。下部プーリーは金属製で電気モーターによって回転し、上部プーリーはアクリルガラスなどの誘電体でできています。
半球の形をした中空の金属電極で、その中に上部プーリーがあります。この電極は絶縁体上に取り付けられています。
高電圧源。

下のプーリーは接地されています。このプーリーの近くにある電極に高電圧が印加されます。ブラシまたはコームの形で作られた電極が、上下のプーリーから短い距離に取り付けられています。上部電極は中空の半球に接続されています。

装置の動作原理

高電圧の影響により、下部ブラシ電極と下部プーリーの間にある空気層に正に帯電したイオンが形成されます。これらのイオンは金属プーリーに引き寄せられ、誘電体テープ上に堆積し、中空の半球状電極に輸送されます。上部のブラシ電極を使用すると、これらのイオンがテープから除去され、球状電極の表面に落下します。時間の経過とともに電荷が蓄積し、接地に対するこの電極の電位が増加します。

結果として生じる電圧の最大値は、電極の周囲の空気のイオン化の結果として球状電極の周囲に発生する放電電圧によって決まります。球の直径が大きくなるにつれて、この応力は増加します。

比較的小さな球体の設置でそれを高めるために、デバイスは、20気圧の圧力下で高い電気的強度を持つガスで満たされた密閉ハウジング内に配置されます。これらのガスには、窒素、フレオン、その他のガスが含まれます。この体は、断熱材、人々の安全を確保する役割もあります。

タンデム発電機

タンデム発電機は 2 つのステージで構成されます。このような発生器では、ガスが満たされた容器の中央に位置する、高い正電位にある電極に向かって飛ぶマイナスイオンが生成されます。 10MeVのエネルギーを持つマイナスイオンは、電極内のチャネルを通過すると電子を手放し、プラスイオンに変わります。次に、これらの正の電子のビームは、電位がゼロの電極に向かって移動します。したがって、２倍のエネルギーを持つ陽子線を得ることができる。

使用法

ヴァン・デ・グラーフ発電機は、原子の研究や医学でよく使用されます。

前者の場合、核反応を実行し、粒子を加速器に導入するために使用されます。このような設備は、研究者が低エネルギーおよび中エネルギーの粒子を扱うほとんどの原子力研究所で利用できます。
このような加速器では、発生器によって生成される電圧の影響下で、粒子ビームが形成され、加速されます。

2 番目のケースでは、発電機は放射線治療と研究に使用されます。この場合、粒子のビームがターゲットに当たり、硬い放射線が生成されます。

さらに、このような発電機は、静電気現象を実証したり、雷放電や落雷を研究したりするための教材としても使用できます。

仕様

1台目の発電機このタイプの 80kVの電圧を発生させました。その後、発明者は１ＭＶと７ＭＶの電圧を得た。この場合、一次電源の電圧は 50 kV でした。

最新の設備では、この発電機を使用して 2,000 万ボルトの電圧を得ることができます。これにはタンデム設置が使用されます。この場合、ビーム内の電流は数 mA に達し、粒子エネルギーは 40 ～ 50 MeV に達する可能性があります。

より高いエネルギーを持つ粒子を生成するには、サイクロトロンや衝突器などのより強力な設備が使用されます。

ほとんど強力な発電機ヴァン・デ・グラーフはイギリスのデアズベリー研究所で使用され、1983年から1993年まで核実験が行われた。この設備では、20 MV の電圧を発生するタンデム発電機が使用されました。この発電機は高さ 70 m の建物内に設置されており、この装置によって得られた最も重要な発見は、超変形原子核の発見でした。

戦前、ソ連もこのタイプの大型発電機を製造していた。直径 5 m の金属ボールを 2 つの磁器絶縁体上に設置し、ボール間の電圧は 15 MV に達しました。放電中に、サイズ15メートルの雷が発生し、充電時間は10分に達し、設備の平均電力は100W未満でした。

実験や教育用のジェネレーター

ヴァンデグラフ発電機は、物理学や静電気学の分野での実験に使用できます。その中でたくさんの発電機は市販されています。インターネット上にもたくさんありますさまざまなスキームおよびのためのデザイン自作発生器

このような装置の例としては、次のような装置が挙げられます。ドイツの会社 3B サイエンティフィック GmbH。このようなデバイスの価格は104,076ルーブルです。

デバイスの主な特徴:

発生電圧は約100kVです。
短絡電流 - 15μA;
モーター電源交流電流;
消費電力 -13 VA;
寸法 -240x120x620 mm;
ボールの寸法 - 直径 90 mm、高さ 420 mm。
発電機の重量 -5.8 kg。

このデバイスを使用する場合は、次のいくつかの安全要件に従う必要があります。

この装置は、ペースメーカーを装着している人や装置の近くにいる人に危険をもたらす可能性があります。
コンピュータなど電子デバイス RF 干渉を引き起こす可能性があります。
湿気の多い場所ではデバイスを使用しないでください。
デバイスの回路には触れないでください。
デバイスは接地された電源コンセントにのみ接続できます。
ヒューズを交換するときは、必ずデバイスを主電源から外してください。

デバイスの準備と電源の投入:

発電機の電源を入れる前に、球を持ち上げて取り外します。
プーリーの表面をきれいにします。必要に応じて、洗ってヘアドライヤーで乾燥させます。
ベルトをプーリーに取り付けます。
球を所定の位置に置きます。
金属板と電極を接地してください。
エンジンをオンにして、必要な速度を選択します。
スパークを発生させて充電を確認するには、テープを金属球に向かってゆっくりと動かします。
湿気が多い場合は、ヘアドライヤーでデバイスを乾燥させてください。

長所と短所

尊厳ヴァン・デ・グラーフ発生器は、その助けを借りて、次のような性質を持つ荷電粒子のビームを得ることができるというものです。

連続;
高強度;
優れたエネルギー安定性。このビーム特性は 0.01% の値に達します。
発散が小さい (ラジアンの 1,000 分の 1 未満)。

ジェネレーターの欠点:

結果として生じる電圧と粒子エネルギーの大きさに対する制限。
カラムとストリップの絶縁破壊電圧に対する要件の増加。
超高圧の測定が難しい。
デバイスの信頼性を低下させる回転部品の存在。

ヴァンデグラーフ発電機は、電子の挙動を視覚化できる最も有名な高電圧発電機の 1 つです。デバイスが見つかりません実用化、通常は娯楽装置として使用され、さまざまな動作原理を示します。物理的プロセス。この発電機は 1929 年に発明され、発見者の名前にちなんで名付けられました。

ヴァン・デ・グラーフ発電機はどのように機能しますか?

このデバイスには、水平バージョンと垂直バージョンの 2 つのバージョンがあります。どちらも同じ原理で動作し、内部には同様の部品セットが含まれています。最も頻繁に使用される垂直設置を達成できるからです。より良いレビュー料金を発生させるとき。

ジェネレーターは 5 つの主要な要素で構成されます。

誘電体テープ製のストラップ。
金属製のプーリー。
誘電体材料で作られたプーリーです。
金属球。
スタンド付き誘電体ハウジング。

金属製の導電性プーリーは発電機スタンドの底部にあり、誘電性プーリーは上部にあります。それらの間にはゴムまたは絹のストラップが張られています。下のプーリーは接地されています。その近くにはブラシの形をした電極があり、そこに電圧が印加されます。 2 番目のブラシ電極は上部プーリーに取り付けられており、発電機上部の球体に接続されています。両方のブラシが誘電体テープをこすります。

発電機の動作原理は非常に簡単です。基本的な物理法則の知識が不足していても理解できます。下部のブラシ電極には高電圧がかかり、近くに取り付けられたプーリーは金属製であるため、それらの間の空気層にプラスに帯電したイオンが生成されます。イオンはプーリーに引き寄せられ、電気ベルトにくっつき、電気ベルトが回転して電極としても機能する球体までイオンを持ち上げます。上部のブラシがイオンを除去し、金属球に送ります。その形状により、正に帯電した粒子が蓄積されます。回転ベルトは、電極の電位が上昇するのに十分な量のイオンが蓄積されるまで、常により多くのイオンを供給します。

実用

Van de Graaff ジェネレーターには、実際にはパフォーマンスへの応用は見つかっていません。便利な機能。ただし、原子の挙動を研究するために使用することはできます。多くの原子力研究所では、技術機器の中に、核反応の開始に必要な粒子を加速するために使用されるファンデグラーフ発生器があります。

この原理に基づいて動作する既存の発電機の大部分は、静電プロセスを実証するための教育ツールとして使用されています。この発電機はエンターテイメントショーでよく使用されます。小型の稲妻を模倣するために使用されます。さらに、装置の球の周囲にフィールドが作成され、軽い物体を持ち上げることができます。最も有名で壮観なデモンストレーション方法は、発電機の上に小さな箔片を放すことです。この箔は、軽量で導電性があるため、装置のフィールドによって吊り下げられた状態に保たれます。特にバランスが取れている場合は、球の周りを長時間回転します。時間が経つにつれて、彼の飛行経路は歪み、発電機にくっついてしまいます。

強力なヴァン・デ・グラーフ発電機は大きな稲妻を生み出すことができるため、その装置を使用する光景は本当に魅惑的です。この点で、これらの装置がほぼ100年前から存在しているという事実にもかかわらず、訪問者がそのようなパフォーマンスに来るのは驚くべきことではありません。発電機の近くで燃え始める点灯、ネットワークに接続されていません。

ジェネレーターを使用するときの特徴的なトリックは、頭の髪を持ち上げることです。まずゴムマットの上に立ってから、片手でデバイスのボールに触れてください。

発電機の使い方

発電機の使用にはコンプライアンスが必要です特定のルール。これらに違反すると、不快な結果が生じる可能性があります。彼の球体から放電を受けると、雷に打たれたような気分になります。もちろん、これは危険ですが、それは非常に高電圧を生成する発電機を使用した場合に限られます。

デバイスを使用する前に、通常、誘電体テープやプーリーを覆っている永久に付着した塵を取り除く必要があります。特にこの目的のために、ジェネレーターは球を削除する機能を提供します。汚れを落としたくない場合は、洗い流すだけで大丈夫ですが、乾いてから元に戻してください。

電圧をオンにする前に、発電機を接地し、ベルトを確実に回転させるために駆動を開始する必要があります。

予防規則

発電機を電源コンセントに差し込む場合は、接地する必要があります。誘電体マットの上に足を置く場合を除き、デバイスの表面に触れることは固く禁じられています。

ペースメーカーを使用している場合は、作動中の発電機に近づかないでください。また、このデバイスが現代の環境に害を及ぼす可能性があることも考慮する必要があります。技術的装置。この点に関して、発電機を実験する前に、携帯電話を脇に置き、デジタル腕時計。発電機の近くでスイッチが入ったコンピューターテクノロジー頻繁に干渉を受けるため、画面に欠陥のある画像が表示され始めます。これは、発電機が動作している限り続きます。

仕様

発電機の最初のプロトタイプは打ち上げに成功し、80 kV の電圧を生成しました。これは高い数字ですが、実際には無視できる程度です。現代の成果。現在使用されている設備は 2,000 万ボルトを生成できます。

歴史上最も強力なヴァンデグラーフ発電機は、20 MV の電圧を生成しました。超形成された原子核が発見されたのは彼の助けによるものでした。

コンパクトな発電機は、物理教室で視覚補助として使用するために市販されています。チュートリアル。このような装置はより安全であり、強力な放電を引き起こしません。ライトニングショーを行うには、通常、出力電圧が最大 100 kV の発電機が使用されます。通常の 220V AC 主電源から電力が供給されます。このようなデバイスの高さは40〜60 cmで、重量が7 kgを超えることはめったにありません。

セルフプロデュース

ヴァン・デ・グラーフ発電機は、物理実験のアマチュアによって独立して作られることが非常に多いです。作り方は決して難しくありませんが、もちろんAC電源を使わない手作りなので安全です。デバイスの下部ブラシは通常の充電器の電源に接続されています携帯電話。絶縁テープは、ローラー間の張力のための絶縁ストラップとして使用されます。導電性球の代わりに、通常のアルミソーダ缶が取り付けられています。

このような原始的な発電機は、派手な稲妻を発生させることはできませんが、動作中にホイルを持ち上げて水道水の細い流れを横に避け、小さな LED に電力を供給して発光させることは十分に可能です。

ヴァン・デ・グラーフ発電機は前世紀前半に発明されました。核実験などさまざまな目的に使用されました。時間の経過とともに、アプリケーションの範囲は大幅に狭まってきました。現在では、自由に購入して、さまざまな物体の空中浮遊を子供たちに実演することができます。ジェネレーターを自分で構築することも可能で、さまざまな実験を行うための優れたトレーニングモデルになります。

魔法使いになってみませんか？通常のビニール袋を用意し、両端を切り落とし、糸でしっかりと結びます - 蝶結びが得られるはずです。この後、簡単なプラスチックの定規を毛糸のものにこすり付けて船首に持っていきます。本当の飛行が始まります。

準備ができて " 魔法の杖」と同様のトリックを実行できるフィギュアが店で購入できます。

しかし、発電機モデルをコピーしたおもちゃは、充電式電池で動作します。ボタンを押すと、その先端に静電気が発生し、それがフィギュアに伝わり、お互いの電荷を反発させます。フィギュアには特定の切り欠きがあり、膨張して体積が増加します。充電が弱くなったらもう一度ボタンを押す必要があります。

歴史への旅

確かに、静電発電機- 単なる子供向けのおもちゃではありません。アメリカの科学者は、原子物理学の分野で本格的な研究をしながら製品を作成しました。最初のデモンストレーションモデルは 1929 年に世界に登場しました。小さいサイズ。飛行船のレールに設置されたトライボジェネレーターの方が印象的でした。この構造は 2 本のポールで構成されており、その上部には直径 15 フィートの中空のアルミニウム球が取り付けられていました。

1931年と1933年に2つの設備が建設され、その電力は最大700万ボルトという信じられないほどの値に達しましたが、最初のサンプルはわずか80キロボルトでした。

内部では垂直誘電体の回転が観察される紙テープ。上部にあるローラーは誘電体で、下部にあるローラーは金属であり、アースに接続されています。球体のブラシ電極は、内部に均一に分布する電荷の除去と供給を担当します。下部電極の近くでは、空気塊のイオン化が発生し、有用な空気塊がテープ上に沈降します。上部充電が始まります。

線形粒子加速器で高い電位差を得るために (同様の発生器が開発されたのはこの目的のためです)、異なる電荷を持つ 2 つの球が使用されます。 1 つはポジティブなものを収集し、もう 1 つはネガティブなものを収集します。ある濃度になると電荷が飛び越えてしまいます。研究されたのは彼でした。電圧は数百万ボルトになる可能性があります。

以前は、実行するときにデバイスが使用されていました。核研究、粒子加速。これらの問題を解決するための他の方法が登場してからは、その使用は大幅に減少しました。現在、このようなジェネレーターはモデリングに使用されています。たとえば、天然ガスの排出をシミュレートするのに役立ちます。 しかし、テープは現在交換されていますプラスチックと鉄のリンクが交互に配置されたチェーン。

DIY製作

このモデルは、入手可能な材料を使用して自分で簡単に組み立てることができます。自己組み立てジェネレーターは次の要素で構成されます。

すべてのコンポーネントは、作業エリアの気温と同じレベルで完全に乾燥している必要があることに注意してください。そうしないと、モデルがまったく機能しなかったり、送信するインパルスが弱すぎたりする可能性があります。詳細図 Van de Graaff ジェネレーターの作成に関するビデオはインターネットでご覧いただけます。

やること自家製発電機、基板に土台となる穴を開けます。 。選択する必要な直径ドリル、羽の形になっているはずです。次に、チューブにいくつかの穴を開けます。最初の穴は上に、2番目の穴は下にペースト用に、次にさらに2つの穴を最初の穴の上に底に垂直に開けます。

次に、ペーストからインクを取り除きます。パイプの径に合わせてカットします。ペーパークリップはまっすぐになり、チューブから 1 センチメートル突き出るはずです。セロテープは誘電体テープの基材として使用されます。ゴムバンドは両面に粘着性があるように接着する必要があります。

事前に準備された要素が組み立てられます。

ブラシが追加され、その中に電荷が収集されます。 ブラシは下から穴に通します、先端がふわふわ残っています。ブラシはゴムバンドの近くにありますが、ゴムバンドには触れません。一番上のものは最も近い穴に通されます。次に、動作していない電球をホイルでしっかりと覆います。上部のワイヤーはフォイルにしっかりと取り付けられています。電球は構造物の上部に残されます。

発電機を使用する準備ができました.