Van de Graaff generator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. september 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Van de Graaff-generatoren  er en elektrostatisk højspændingsgenerator , hvis princip er baseret på elektriseringen af ​​et bevægeligt dielektrisk bånd. Den første generator blev udviklet af den amerikanske fysiker Robert Van de Graaff i 1929 og gjorde det muligt at opnå en potentialforskel på op til 80 kilovolt . I 1931 og 1933 byggede han også kraftigere generatorer, som gjorde det muligt at nå en spænding på henholdsvis 1 million og 7 millioner volt [1] .

Sådan virker det

En simpel Van de Graaff-generator består af et dielektrisk (silke eller gummi) tape (4 i figuren "Generatordiagram"), der roterer på rullerne 3 og 6, hvor den øverste rulle er dielektrisk, og den nederste er af metal og forbundet til jord . Den ene af båndets ender er indesluttet i en metalkugle 1. To elektroder 2 og 5 i form af børster er placeret i kort afstand fra båndet i top og bund, og elektroden 2 er forbundet med den indvendige overflade af kuglen 1. Gennem børsten 5 ioniseres luften fra en højspændingskilde 7, der dannes positive ioner under påvirkning af Coulomb-kraften, der bevæger sig til den jordede rulle 6 og sætter sig på båndet; det bevægelige bælte overfører ladningen inde i kuglen 1, hvor den fjernes med børsten 2; under påvirkning af Coulomb-kraften skubbes ladningerne ind på kuglens overflade, og feltet inde i kuglen skabes kun af en ekstra ladning på båndet. Således akkumuleres en elektrisk ladning på den ydre overflade af kuglen. Muligheden for at opnå højspænding er begrænset af koronaudladning , som opstår, når luften omkring kuglen ioniseres .

Den elektriske feltstyrke nær fremspringene er større end på en flad overflade; derfor poleres overfladen af ​​kuglen omhyggeligt for at reducere koronaen. Feltstyrken, ved hvilken en koronaudladning opstår i luft ved normalt atmosfærisk tryk, er ca. 30 kV/cm. En sådan spænding opnås jo hurtigere, jo mindre er kuglens radius:

.

Derfor, for at opnå store potentialeforskelle, øges kuglens størrelse (op til 10 m i diameter). Den begrænsende potentialforskel, som praktisk talt kan opnås ved hjælp af Van de Graaff-generatoren, er ca. V. [2]

I moderne elektrostatiske højspændingsgeneratorer (i princippet svarende til Van de Graaff-generatoren) anvendes i stedet for bånd kæder, som består af vekslende metal- og plastikled. Disse enheder kaldes pelletroner , da den elektriske ladning ikke overføres af et dielektrisk transportbånd, men af ​​en kæde bestående af elektrisk ledende led - pellets (fra engelsk pellet - granule, ball), isoleret fra hinanden.

Ansøgning

Historisk set blev Van de Graaff-generatorer oprindeligt brugt i nuklear forskning til at accelerere forskellige ladede partikler . På nuværende tidspunkt er deres rolle i nuklear forskning blevet mindre, efterhånden som andre metoder til partikelacceleration er blevet udviklet.

De bliver fortsat brugt til at modellere de processer, der opstår, når lynet slår ned, for at simulere lynnedslag på jorden.

I litteratur

• I sci-fi- romanen af ​​E. L. Voiskunsky og I. B. Lukodyanov "The Crew of the Mekong", bruges Van de Graaff-generatoren til at give permeabilitet til faste stoffer.
• I Strugatsky-brødrenes fantastiske historie " Mandag begynder på lørdag " sammenlignes en fiktiv enhed med Van de Graaff-generatoren - en del af udstyret, der bruges i den lineære lykkeafdeling i NIICHAVO : "Jeg ... beundrede, hvordan den gigantiske destilleri of Children's Laughter, der ligner Van de Graaff-generatoren, virker. Graaf. Kun i modsætning til generatoren virkede den fuldstændig lydløst og duftede godt omkring den” [3] .

Foto

• Van de Graaff generator

• Generator uden metalkugle

• Toprulle og kamme

• Bundrulle og kamme

Se også

• Fitch-Howell generator
• Van der Graaf Generator (engelsk progressiv rockband)

Noter

1. ↑ Darryl J. Leiter. Van de Graaff, Robert Jemison // A to Z of Physicists . - 2003. - S. 312.
2. ↑ Van de Graaff generator // Savelyev I.V. Kursus i generel fysik. T. 2.
3. ↑ Arkady Strugatsky, Boris Strugatsky. Mandag starter lørdag: En fortælling for unge videnskabsarbejdere . Indholdsplatform Pandia.ru . Hentet: 21. april 2022. (Russisk)

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk stor kinesisk Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	BNF : 11981925k J9U : 987007531849305171 LCCN : sh85141969

Højspændingsgeneratorer
Elektrostatisk	elektrofor Van de Graaff generator Pelletron Kelvin dryp
elektromagnetisk	Ruhmkorff spole Tesla transformer
Elektronisk	Marx generator Cockcroft-Walton generator Fitch-Howell generator