Il generatore Van de Graaff è stato inventato all'inizio del XX secolo. È stato utilizzato per vari scopi, in particolare per la ricerca nucleare. Successivamente, l'applicazione si è ridotta. Oggi puoi acquistarlo come giocattolo e dimostrare ai bambini la levitazione di vari oggetti. Puoi anche costruire tu stesso un generatore. Quindi diventerà un ottimo modello di allenamento con il quale vengono effettuati vari esperimenti.
Trucchi per bambini
Vuoi creare "magia"? Prendi un sacchetto di plastica, taglia entrambe le estremità e legalo con uno spago per formare un fiocco. Quindi strofina bene un normale righello di plastica su un capo di lana e portalo a prua: il volo inizierà …
Puoi anche acquistare una "bacchetta magica" già pronta con figure con cui puoi fare questi trucchi nel negozio.
Ma il modo più semplice per vedere la "magia" è semplicemente accarezzare il gatto. Quindi puoi sentire e vedere l'elettricità statica risultante.
Ed ecco un giocattolo che ripete il designGeneratore Van de Graaff, a batteria. Premendo il pulsante si crea una carica elettrostatica sulla punta. Pertanto, la statuetta lo adotta e le accuse con lo stesso nome iniziano a respingersi a vicenda. Poiché la statuina è scolpita in un certo modo, si "gonfia" e prende volume. Se la carica si indebolisce, devi solo premere di nuovo il pulsante "magia".
Un po' di storia
Naturalmente, il generatore Van de Graaff non è solo un giocattolo per bambini. Lo stesso fisico ha creato la sua idea per condurre ricerche serie nella sezione della fisica atomica. Il primo campione dimostrativo è stato realizzato nel 1929. Era di piccole dimensioni. Dimensioni più impressionanti sono state ottenute dal generatore Van de Graaff, montato su binari per dirigibili. Il modello consisteva in due pilastri sormontati da sfere cave di alluminio di quindici piedi di diametro.
Le installazioni costruite nel 1931 e nel 1933 raggiunsero una potenza di sette milioni di volt. Ma solo una carica fino a 80 kilovolt è stata fornita dal primo generatore Van de Graaff.
Principio di funzionamento
Un nastro dielettrico di carta ruota verticalmente all'interno. Il rullo situato nella parte superiore è un dielettrico e quello inferiore è in metallo ed è collegato a terra. L'elettrodo a spazzola nella sfera rimuove e fornisce la carica, che è stata distribuita uniformemente nella sfera. Vicino all'elettrodo sottostante, l'aria viene ionizzata, gli ioni utili si depositano sul nastro e la parte che sale viene caricata.
Per ottenere un'elevata differenza di potenziale negli acceleratori di particelle lineari (che è a cosa servivano questi generatori), sono state utilizzate due sfere con cariche diverse. In uno di essi si accumulava positivo e nell' altro negativo. Quando la concentrazione ha raggiunto un certo livello, una scarica elettrica è s altata tra di loro. Fu lui ad essere indagato. La tensione qui ha raggiunto milioni di volt.
In precedenza, i dispositivi venivano utilizzati per la ricerca nucleare e l'accelerazione delle particelle. Dopo che sono comparsi altri metodi di accelerazione, hanno iniziato ad essere usati molto meno frequentemente in quest'area. Attualmente, il generatore Van de Graaff è utilizzato principalmente per la modellazione. Ad esempio, con il suo aiuto, vengono imitati gli scarichi di gas naturale. Invece dei nastri, le installazioni utilizzano spesso catene composte da maglie di plastica e di ferro alternativamente.
Cosa ti serve per assemblare il dispositivo da solo
Il modello è facile da costruire con mezzi improvvisati. Il generatore Van de Graaff, assemblato con le proprie mani, è composto dai seguenti componenti:
- matita;
- taglio di tubi in pvc;
- gomme;
- punti metallici;
- foglio di alluminio;
- motore dai giocattoli;
- lampadina rotta;
- paste secche dalla penna;
- Batterie da 9 volt;
- nastro adesivo;
- cavi;
- tavole.
Tutti gli elementi devono essere asciutti, così come l'aria nella stanza. Altrimenti, il design semplicemente non funzionerà o funzionerà, ma moltodebolmente.
Ecco come risulterà il generatore Van de Graaff. La foto sotto mostra come dovrebbe essere il modello.
Come fai da te il generatore
In primo luogo, viene praticato un foro sulla tavola, che diventerà la base della struttura. Il trapano è selezionato con un diametro adeguato, la forma è a forma di penna. Quindi vengono praticati due fori sul tubo: superiore e inferiore, per le paste. Fai altri due fori: uno appena sopra la parte superiore e il secondo perpendicolare al fondo.
Successivamente, la pasta deve essere completamente pulita dall'inchiostro. Tagliare un pezzo corrispondente al diametro interno del tubo. Prendono una graffetta, la raddrizzano e ne tagliano un pezzo abbastanza lungo da far sporgere un centimetro dal tubo.
Il nastro dielettrico è composto da nastro adesivo. La gomma è incollata in modo che anche entrambi i lati siano appiccicosi.
Gli oggetti preparati vengono raccolti.
Aggiungi spazzole che raccolgono la carica. Nella parte inferiore, il pennello passa attraverso il foro e la punta diventa soffice. Le spazzole dovrebbero essere vicine all'elastico, ma non toccarlo. La parte superiore è infilata attraverso il foro in alto.
Dopodiché, con l'aiuto di un foglio di alluminio, viene incollata una lampadina già non funzionante. Il filo superiore è attaccato alla pellicola. La lampada è inserita sopra la struttura.
Addestramento del generatore Van de Graaff pronto.
Esperimenti
Se si attaccano diversi fili all'elettrodo superiore e si avvicinano le mani, queste si "staranno in piedi" e si avvolgeranno attorno alle dita. Prova a sperimentare al buio.
Per ottenere una tensione più potente, collega due generatori.
Una buona opzione per gli esperimenti sarebbe un vaso di Leida.
L'esperienza più famosa è quella in cui i capelli si rizzano. Per fare questo, posizionati su un tappetino di gomma, una tavola di legno o un compensato. La mano è appoggiata sulla sfera (mentre il generatore deve essere spento per non subire urti). Quando l'apparecchio è acceso, una scintilla passerà, facendo rizzare i capelli.
Il generatore deve essere scaricato dopo ogni utilizzo e maneggiarlo con estrema cura, poiché la corrente può essere mortale per l'uomo.
