Генератор ван де Грааф своїми руками
Генератор Ван де Грааф здатний видавати електростатичні потенціали в сотні тисяч вольт. Такі установки є в багатьох лабораторіях і політехнічних музеях, де їх використовують в самих різних дослідах, пов'язаних з електрикою. Правда, там використовуються генератори висотою в два людські зрости. Ми ж спробуємо побудувати компактну настільну установку.
Названий генератор на ім'я голландського фізика Р. Дж. Ван де Грааф, який в 1931 році сконструював його для своїх дослідів з електростатики. З того часу установки, що сиплються іскрами, можна знайти навіть в шкільному кабінеті фізики, і називаються вони іноді електрофорна машинами. Ми ж з вами спробуємо зробити своїми руками приблизно такий генератор, як його задумував сам Ван де Грааф.
Для конструкції генератора Ван де Грааф потрібно:
- порожня металева банка з-під газованої води;
- невеликий гвоздик;
- кільцева гумка шириною приблизно 0,5 см і діаметром 8 - 10 см;
- скляний електричний запобіжник розмірами 5x20 мм;
- електродвигун постійного струму (наприклад, від іграшки);
- затиск «крокодил»;
- держатель батареї;
- чашка з пінополістиролу або паперовий стаканчик;
- клеїть термопістолет або тюбик клею для пластика;
- два відрізки мідного електричного дроту;
- два відрізки 3/4-дюймової сантехнічної труби з ПВХ;
- 3/4-дюймова муфта з ПВХ;
- Т-подібний 3/4-дюймовий сантехнічний трійник з ПВХ;
- изолента і дерев'яна підставка.
Може здатися, що установка складна, але якщо ви подивитеся на ілюстрації, то побачите, що змонтувати її можна всього за один вечір. Головне - припасти всі необхідні деталі.
монтаж генератора
Монтаж почніть з дерев'яної основи. До нього приклейте 5 - 7-сантиметровий відрізок пластикової труби діаметром 3/4 дюйма. На цьому фундаменті і буде монтуватися ваш генератор з тим розрахунком, щоб у разі потреби його можна було легко зняти, якщо, наприклад, треба замінити в ньому гумову стрічку або внести зміни в конструкцію.
В одне з колін сантехнічного трійника вставляється електродвигун. Оскільки моторчик, як правило, невеликого діаметру, то його треба обернути папером або ізоляційною стрічкою, щоб корпус входив в трубу з деяким зусиллям. На вал двигуна натягніть шматочок пластикової трубки відповідного діаметру.
Далі, просвердлите невеликий отвір в бічній частині Т-подібної трубки. Через нього введіть всередину кінець багатожильного дроти, «разлохмаченние» у вигляді пензлика або щітки таким чином, щоб, розташувавши його поблизу гумової стрічки, можна було знімати з неї електростатичний заряд.
Закріпити провід на місці можна за допомогою скотча або ізоляційної стрічки. Кільцеву гумку накиньте внизу на шків, а частину, що залишилася витягніть наверх, як показано на ілюстрації.
Далі, відріжте від 3/4-дюймової сантехнічної труби циліндр 5 - 7-сантиметрової довжини. Його треба буде закріпити у верхній частині Т-подібного роз'єму, як показано на малюнку. Простягніть гумку до самого верху і закріпіть положення цвяшком.
При цьому треба мати на увазі, що довжина труби повинна бути такою, щоб гумка була розтягнута занадто сильно. Інакше через підвищеного тертя двигун буде працювати із зайвою навантаженням.
Відріжте від пінополістиролові чашки нижню частину заввишки 1,5 - 2 см, переверніть її догори дном і виріжте в дні отвір з таким розрахунком, щоб воно щільно сідало на 3/4-дюймову трубу.
Тепер просвердлите три отвори в верхній частині муфти. Два з цих отворів повинні бути діаметрально протилежні одна одній, так щоб через них пройшов невеликий цвях, який буде виступати в якості містка для гумки. Третє отвір розташований між двома іншими з таким розрахунком, щоб протягнута в нього дротова пензлик-щітка, як і нижня щітка, майже стосувалася гумки в натягнутому стані.
Щітка вставляється в муфту, а сама муфта надівається на 3/4-дюймову трубу, вище «коміра» з чашки. Гумка заправляється в муфту і утримується на місці цвяшком, як і раніше. До речі, окремі проводки «пензлика» треба скрутити майже по всій довжині між собою, щоб окремі проведення не розпалися.
Тепер залишилося поставити на місце скляну трубочку. Найпростіше взяти її від електричного запобіжника, які використовуються в радіоприладів. Акуратно нагрійте паяльником металевий ковпачок на одному з кінців запобіжника і зніміть його плоскогубцями з трубки. Так само поступите з іншим ковпачком.
Потім витягніть кінець гвоздика з одного отвору в муфті і надіньте на нього скляну трубку з таким розрахунком, щоб гумка виявилася на трубці. Знову введіть цвях у другий отвір.
Приклейте пінополістиролова «комір» до труби. Найкраще зробити це за допомогою термопистолета, так як клей при цьому швидко застигає і не розчиняє пластмасу.
Але, в принципі, те ж саме можна зробити і за допомогою іншого відповідного клею для пластика.
Тепер ви готові до установки алюмінієвої банки. Вона хороша для високої напруги тому, що має закруглені краї, що мінімізує «коронний розряд». Залишається лише гострим ножем акуратно вирізати верхню кришку, загладити обрізані краї, наприклад, за допомогою викрутки і, перевернувши банку догори дном, насадити її на полістироловий комір, пропустивши всередину вільний кінець верхньої дротяної «пензлика» -щеткі.
Останній крок - підключення двигуна до батарейці за допомогою дротів. При цьому вольтаж харчування повинен відповідати тому, на яке розрахований взятий вами електромотор.
Якщо пензлика-щітки у верхній і нижній частинах банки встановлені правильно - дуже близько до гумки, але не стосуються її, ви повинні відчути легкий електричний укол, як тільки піднесете палець близько до алюмінієвій банці.
Запуск і настроювання генератора Ван де Грааф
Якщо ви не знайшли ознак високого електростатичного напруги при працюючому двигуні (немає іскор, банку не притягує до себе паперових смужок), то вам доведеться зайнятися налагодженням генератора.
Для початку спробуйте інший тип гумки. Деякі види гуми мають якусь провідність, а тому й не можуть дати високого потенціалу.
Переконайтеся, що всі деталі установки чисті. Бруд і жир теж можуть зробити вашу установку непрацюючої.
Перевірте: чи надійно верхня щітка контактує з металом банки. Деякі банки мають всередині пластикове покриття. Тоді краще взяти іншу банку.
Перевірте, чи немає гострих кінців, що виходять за межі установки. Вони можуть стати джерелом коронного розряду, і напруга накопичуватися не буде.
Переконайтеся, що щітки не стосуються самої гумової стрічки. Між ними повинен бути певний зазор.
Схема генератора Ван де Грааф. 1 - вал електромотора; 2 - скляна трубка; 3 - гвоздик; 4 - дротяна щітка; 5 - сфера; 6 - гумка; 7 - дротова щітка.
Перевірте правильність всього монтажу, порівнявши те, що зроблено нами, з принциповою схемою установки.
Після того як генератор налагоджений, порадьтеся з учителем фізики, які цікаві досліди можна поставити за допомогою зробленого вами генератора. Наприклад, якщо навісити на алюмінієву банку при вимкненому генераторі гроно паперових смужок, то в міру збільшення напруги вони утворюють певний екзотичний «букет».
А можна за допомогою генератора Ван де Грааф спробувати отримувати електрети - вічні джерела електричної напруги, які використовуються, наприклад, в мікроскопах.
Джерело: Юний технік - Публікацію підготував С.Серьогіна
14 Новомосковсктелей, 17 саморобок
14 Новомосковсктелей, 17 саморобок
14 Новомосковсктелей, 40 саморобок
10 Новомосковсктелей, 17 саморобок
6 Новомосковсктелей, 12 саморобок
3 Новомосковсктеля, 3 саморобки
3 Новомосковсктеля, 5 саморобок
13 Новомосковсктелей, 12 саморобок
11 Новомосковсктелей, 15 саморобок
5 Новомосковсктелей, 16 саморобок
0 Новомосковсктелей, 1 саморобка
6 Новомосковсктелей, 3 саморобки
Всі групи →