Hvordan en Van de Graaff-generator Works
Bakgrunn og teori
En Van de Graaff generator er et ladet hul dirigent, vanligvis en kule, som kan utvikle en potensialforskjell opp til millioner av volt. Den brukes til å generere statisk elektrisitet.
Robert J. Van de Graaff oppfant denne typen generator i 1929. Han brukte det faktum at regningen for en leder i elektrostatisk likevekt ligger på overflaten og det faktum at en ladet leder plassert inne i en hul leder vil ha alle sine kostnader overført til den hule ene.
Konstruksjon
Dirigenten er plassert på en isolert kolonne med et jordet rutenett. Innvendig har den et transportbånd fremstilt av et isolerende materiale, slik som gummi som beveger seg med anvendelse av motordrevne trinser. To metalldeler i form av kamlignende nåler er også inne i kulen, med en på toppen av kolonnen, og den andre ved bunnen.
Operasjon
En høy spenning, for eksempel 50 kV er plassert på den nederste kam-lignende elektrode, forårsaker elektroner som skal fjernes fra beltet. Dette tvinger belte for å få en positiv ladning. Når den beveger seg, bærer beltet denne charge opp til det andre metall kam, hvor ladningen beveger seg deretter til overflaten av kulen. Denne bevegelse av ladningen til overflaten, og mangelen på frastøting mellom denne og beltet er fordi det elektriske felt inne i kulen er null.
Etter hvert som mer ladning overføres, når kulen en høy spenning. Ved ytterligere økning av spenningen på den nedre elektrode, kan mengden på kula gjøres høy nok, slik at en elektrisk utladning eller lyn kan fremstilles gjennom luften.
Bruker
En populær bruk er i fysikk klasser for å demonstrere statisk elektrisitet. Professoren har en student frivillig å berøre sfære. Noen av statisk elektrisitet fra sfæren er overført til studentens hår, og dermed gi det en negativ ladning. Studentens hår stiger fordi like ladninger frastøter.
Van de Graaff-enheter kan produsere potensialer så høyt som 20 millioner volt. På grunn av dette, er en annen populær bruk i kjernefysikk forskning, hvor dens funksjon er å akselerere ladede partikler. En ionekilde er plassert inne i lederen, ved høyspenningselektroden. Potensialforskjellen mellom elektroden og den første fører til at ionene som skal akselereres til målet.
Advarsel
Pass på at Van de Graaff generator er utladet før du håndterer en, så du ikke får en ubehagelig sjokk.