Generatorius Van de Graaffas

Šeštojo dešimtmečio pradžioje dr. Robertas Van de Graafas, tuo metu dirbęs moksliniu bendradarbiu Masačusetso technologijos institute ir užsiėmęs moksliniais tyrimais branduolinės fizikos ir greitintuvo technologijos srityje, sukūrė, suprojektavo ir netrukus pastatė aukštos įtampos elektrostatinį greitintuvą, veikiantį elektrifikuotojo principu. oro jonų konvejerio juosta (1933 m.).

Vėliau, 1936 m., Van de Graaffas pastatė (visi tuo pačiu principu) didžiausią pasaulyje elektrostatinės nuolatinės įtampos generatorių - Van de Graaff tandeminį generatorių, susidedantį iš dviejų aukštų bokštų.

To meto laikraščiai docento išradimą vadino ne kas kita, kaip revoliuciniu, numatė jam „atlikti stebuklus“ ir „atrasti gamtos paslaptis“. Toks stiprus spaudos spaudimas nė kiek nestebina, nes didžiausią dviejų pakopų „van de Graaff“ generatorių sudarė dvi didžiulės kolonėlės, kurių kiekvienos skersmuo buvo beveik 2 metrai, o aukštis - apie 15 metrų (su kolonų viršuje, vidinėje pusėje, metalinių sferų 4,5 metro skersmens, viduje) kuris buvo mechaniškai tiekiamas su elektros krūviu) ir leido gauti 7 000 000 voltų potencialų skirtumą.

Nepaisant mažo viso prietaiso efektyvumo (apie 23%), žmonės, kurie matė nuostabų įrenginį darbe, paliko neišdildomą įspūdį, nes kibirkšties išmetimai buvo daugiau nei metro ilgio.

Van de Graaffo generatoriaus galios pakako realiam tiriamajam darbui - pakankamai dideliais greičiais pagreitinti atominius branduolius, taip pat elementines daleles, tokias kaip protonai ir elektronai. Taigi „Van de Graaff“ generatorius, naudojamas greitintuvuose, padėjo mokslininkams nustatyti sudedamąsias atomų dalis, kurios yra fizinės visatos struktūra.

Jie sako, kad aukštos įtampos generatoriaus veikimo principo idėja kilo Van de Graufui dar būnant studentu ir kartas nuo karto stebint statinės elektros kibirkštis, bėgančią ant darbinės spaustuvės.

Generatoriaus veikimo principas yra toks. Šilkas arba guminė juosta (dielektrinė juosta) ištempiama ir sukasi kaip konvejerio juosta ant ritinėlių poros, iš kurių vienas yra kolonėlės pagrindo dalyje, antrasis - laidžiosios sferos ertmės viršuje. Apatinis volas pagamintas iš metalo ir galvaniškai sujungtas su žeme, jį varo variklis. Viršutinis volelis yra dielektrinis.

Prie juostos, esančios žemiau, apatiniame volelyje, su mažu tarpu, pridedamas metalinis šepetys, prijungtas prie aukštosios įtampos šaltinio teigiamo gnybto, kurio neigiamas gnybtas yra prijungtas tiesiai prie apatinio ritinėlio.

Taigi tarp apatinio ritinėlio ir šepetėlio juda dielektrinė juosta (realiame generatoriuje juostos plotis buvo apie 120 cm). Veikiant aukštai įtampai (apie 20 000 voltų) tarp ritinėlio ir šepetėlio, oras tarp jų yra jonizuotas, o teigiami oro jonai, traukiami Kulono jėgos, skuba į neigiamai įkrautą ritinėlį. Bet kadangi jonų kelyje yra dielektrinė juosta, jonai nusėda ant juostos, ją įkraudami tokiu būdu.

Juosta juda iš apačios į viršų, žemiau jos nuolat gauna krūvį, tuo pačiu metu krūvis iš jos paviršiaus nuolat imamas šalia viršutinio ritinėlio, nes viršutiniame ritinyje, esančiame sferos viduje, taip pat yra šepetys, esantis šalia jo. Šepetys pašalina krūvį iš juostos, o būdamas galvaniškai sujungtas su tuščiavidurio laidžiosios sferos vidiniu paviršiumi, perduoda krūvį į jį, vis labiau elektrifikuodamas šį sferinį indą per visą išorinį paviršių, iš esmės siurbdamas, siurbdamas į jį krūvį.

Pagrindinę įkrovos kaupimosi galimybę van de Graaffo generatoriaus sferoje pajėgumą riboja koronos iškrova, kuri neišvengiamai atsiranda dėl sferą supančio oro jonizacijos. Teorinė 4,5 metrų skersmens sferos riba yra apytiksliai 17 000 000 voltų.

Amerikiečių mokslininkas Jamesas Staki ir savanorė Judy Creden demonstruoja žmogaus kūno sugebėjimą valdyti elektros srovę. Paskaita Niujorke, 1966 m