Генератары Ван дэ Грааф

Кароткі адказ: VDG з'яўляецца падпампоўкі зарада. Адзін або абодва ролікі зараджаецца праз кантакт з поясам. Адзін ролік смокча электрычных зарадаў ад суседніх грэбня металу і на поясе. Іншыя роліка штурхае электрычных зарадаў ад паясы і на суседніх грэбня. Калі пояс каленчатага ўздоўж, прылада засмоктвае абвінавачванні ў на адным канцы і плюе іх на іншыя.

Доўгі адказ:
Штодзённыя аб'екты складаюцца з роўных колькасцяў станоўчы электрычны зарад і адмоўны электрычны зарад у амаль ідэальны баланс. Можна сказаць, што звычайная матэрыя складаецца з "электраэнергіі адменены з-". Машына VDG прымае змешанага да станоўчых і адмоўных зарадаў рэчывы, сарціруе іх, дык цягне іх далёка адзін ад аднаго. VDG з'яўляецца "зарад uncanceller" ці "зарад адходаў". Машына рухаецца зарад бесперапынна, таму ён таксама дзейнічае як механічны помпа зарада.

Машына VDG змяшчае плоскага круглага пояс працуе на пару ролікаў, канвеер стылі. Пояс матэрыял павінен быць дыэлектрык; гумовыя або пластыкавыя напрыклад. Металу "грэбень" знаходзіцца побач адзін з ролікам, з "зубамі", паказваючы ў бок паверхні стужкі. На кожным канцы пояса, кожны ролік і грэбень заключана ўнутры полы металічны скрыню або полай сферы. Кожны полыя скрынкі або сферы павінны быць электрычнаму злучаны з грэбня ўнутры металу. Адзін з ролікаў круціцца ад электрарухавіка так, каб рэмень рухаецца, і іншыя роліка спіны таксама.

Каб стварыць назапашвання падзеленых зарадаў, машына цягне адзін тып зараду (або пастаў. Або адмоўнай.) З аднаго грэбня і змяшчае яго на паверхню стужкі. Пояс транспартуе яго ў далёкім канцы машыны. Электрычны зарад, то адштурхнуўся паверхні стужкі і на другі грэбень металу, дзе яна ўсмоктваецца з вонкавай металічнай сферы. Як пераносу зараду працэс працягваецца, напруга (электрычны патэнцыял) паміж двума канцамі генератара расце і расце.

Больш матэрыялу:

• СФЕРА
• Пояс і ролікі

:

Як і ўсе іншыя электрычныя генератары, Ван дэ Грааф машыны ў асноўным падпампоўкі зарада. Гэта дыскі адмоўны зарад ад аднаго канца да іншага, і/або дыскаў станоўчага зараду ў іншы бок. Полы металічны шар дзейнічае як адзін выхад тэрмінала, у той час як яго асноўнага металу выступае ў якасці аднаго. На некаторых машынах VDG верхняй сферы становіцца адмоўна незбалансаванай, у той час як база становіцца станоўчым. На іншых машынах палярнасці.

, Каб ехаць дадому думка, што VDG, як батарэі або стандартныя харчавання, гэта дапамагае ўявіць сабе генератар так:

               Sphere                      Sphere
               _____     Belt & Column      _____
          /    \                /     \
            |         |------------------|         |
     (+)    |         |                  |         |    (-)
            |         |------------------|         |
            \_____/                  \_____ /

Батарэі і VDG машын, як дзейнічаць у якасці зарада помпаў. Аднак, VDG адрозніваецца ад батарэі ў адным важным шляху. Батарэях выпрацоўваюць пастаяннага напружання з пераменным токам, а VDGs вырабляюць пастаянны ток з пераменным напругай. VDG падобны на батарэю, але паводзіны яго напружанне і ток мяняюцца месцамі, і ўсё працуе ў зваротным напрамку. Калі коратка з батарэі, мы атрымліваем электрычнай перагрузкі. Пры кароткім замыканні, вялікі ток з'яўляецца пры падключэнні правадоў батарэі, а напруга батарэі застаецца тым жа. VDG з'яўляецца процілеглым: перагружаць VDG вы не кароткае яго, замест гэтага вы запусціце яго растуленай з электрычнай нагрузкі не прыкладаюцца. Пры перагрузкі VDG вы атрымаеце вельмі вялікая напруга, але VDG бягучага застаецца ранейшым. VDG любіць быць замкнёны, але працы mightly пры разомкнутся. Акумулятар наадварот: яна любіць быць растуленыя, але працы mightly калі кароткае замыканне.

Батарэі могуць вырабляць вялікія токі, а VDG машыны могуць вырабляць вялікія напружання. Аўтамабільны акумулятар разлічаны на 12 вольт, а калі нагрузка падключаецца да яго, батарэя можа стварыць любое значэнне току паміж нулём і 500 ампер або каля таго. Малая машына VDG можа быць ацэнены ў 50 микроампер току, і, у залежнасці ад электрычнай нагрузкі, можа вырабіць любы напружанне паміж нулём і 100.000 вольт.

VDG машын таксама адрозніваюцца ад агульных шпулькі/магніт электрычных генератараў. Катушка/магніта генератара помпы зарада радыкальныя магнітнага поля праз зарада запоўненыя правадыр. Гэта можа здацца чароўны, з нябачнымі магнітнага поля выклікае электрычны помпавыя дзеянне якіх стварае нябачныя электрычныя токі. Машына VDG значна уніз на зямлю. Ён выкарыстоўвае механічныя пояса, каб захапіць зарада і фізічна перацягнуць яго з сабой. Катушка/магніта генератара выкарыстоўваецца складаная Максвелла/Эйнштэйн фізіку падпампоўкі зараду, у той час як машына VDG больш падобная на 16-га стагоддзя Уотеруил.

:

Машына VDG быў вынайдзены ў 1920-х гадоў Роберт Ван дэ Грааф, студэнт Масачусецкага тэхналагічнага інстытута фізікі, які быў натхнёны вялікі, невытлумачальныя іскры вытворчасці прамысловай друкарні. Як папера ў прэс прайшлі па высокай хуткасці ролікаў, як папера і прэс металу друку сама стала электрыфікаваныя. Першая машына Роберта было некалькі футаў у вышыню і зроблены з металічных слоікаў. У наступныя гады яго вялікія "прафесійныя" версіі быў ?????? футаў, з шарамі, якія былі?? футаў у папярочніку.

Музей навукі кароткае старонкі гісторыі.

A: Так, вы можаце выкарыстоўваць VDG падняць валасы, або скакаць вялікія іскры, каб калена празмерна даверлівы навукі студэнта. Ці вы можаце выконваць шматлікія трукі і навукі дэма. Аднак, VDG прылад ёсць шмат прафесійных прыкладанняў. Першапачаткова яны былі выкарыстаны ў якасці крыніц харчавання для ранніх паскаральніках часціц выкарыстоўваецца ў даследаваннях у радыеактыўнасці. Гэта было ў дні, якія папярэднічалі вынаходству циклотрона і лінейны паскаральнік Кольцы. Рана "Smashers атаму" складаўся з машыны VDG звязана з доўгай трубкі вакуум. VDG машыны па-ранейшаму знаходзяць прымяненне ў даследаваннях фізікі элементарных часціц, і многія ўніверсітэты ўласных вялікіх машын VDG складзеная ў велізарных камерах ціску запоўненая ізалявальным газам. Зусім нядаўна яны былі замяніць "Pelletron" VDG машын, якія выкарыстоўваюць металічныя або пластыкавыя ланцугу падарожжа ў вакуумнай камэры. Вялікі VDGs таксама выкарыстоўваецца для харчавання высокай энергіі рэнтгенаўскіх апаратаў. Калі вы хочаце, каб лячыць рак з выпраменьваннем, зрабіць рэнтгенаўскія здымкі лакаматываў, або sterilze ежы з гама-промнямі, вы хочаце купіць Ван дэ Грааф харчаванне генератар рэнтгенаўскага здымка.

Бліжэй да дома адукацыйных мэтах. Ван дэ Грааф машына выдатны апарат для вывучэння электрастатыкі, навукі напружання і электрычнага зарада. Так, ліхтарык батарэі штрафу для вывучэння электрычнага току і схемы. Але калі вы хочаце, каб даследаваць напружанне ў адзіночку, то атрымаць сабе VDG электрастатычны генератар.

: Так, і няма. Машына VDG гэта крыніца пастаяннага току. Ён генеруе невялікі, амаль-спыніць электрычны ток, і калі гэты ток заблякаваны, надзвычай высокі ўзровень напружання патэнцыйных ці "электрычных ціску" будзе расці.

"Static", дзе няма электрычнасці электрычнасці, якое з'яўляецца статычным і нерухома. Замест гэтага, "статычнымі" з'яўляецца, калі супрацьлеглыя электрычныя зарады шырока аддзеленыя адзін ад аднаго. Але нават гэта не зусім дакладна, так як батарэі і шпулькі тыпу генератараў стварыць падзеленых зарадаў, а таксама.

Вось больш дакладнае вызначэнне: "статычны" электраэнергіі высокага напружання. Напрыклад, калі вы руб галаву на паветраным шары, Вы ствараеце да 50.000 вольт паміж паветраны шар, і вашы валасы. У прыватнасці, "статычнымі" з'яўляецца высокае напружанне пры нізкай (або нулявой) току. Так, з VDG машына стварае высокае напружанне на малы ток, можна сказаць, што яна спараджае "статычны". Асабіста я аддаю перавагу пазбягаць тэрміна "статычнай электрычнасці" як мага больш, таму што гэта ўводзіць у зман. Калі мы сапраўды азначае высокае напружанне, то мы павінны проста сказаць: "высокае напружанне", і ліквідаваць памылку казаць пра "нерухомыя зарады".

:

Не, гэта так жа лёгка пабудаваць боку каленчатага-Ван дэ Граафа генератар.

Я заўсёды падазраваў, што электрарухавік выклікала памылкі. З матарызаваных VDG машына зачыненая з электрычным прывадам скрынкі, гэта, здаецца, робяць нешта таямнічае. У мэтах барацьбы з гэтым памылкай, я купіў некалькі камерцыйных набораў VDG ў 1988 годзе на выставе ў Музеі Навукі і было іх змяненне за руку згінаць. Пры адсутнасці рухавіка і нічога таемнага, што праца стала яшчэ больш відавочнай. З тых часоў ідэя стала папулярнай, і некалькі каталогаў навукі зараз прадаюць ручной каленчатага VDG машын супольнасці натуральна-навуковага адукацыі.

:

Не, гэта праўда, што грабяні дзейнічаюць як шчоткі матора. Аднак, грабяні працуюць з выкарыстаннем высокага напружання, каб уключыць паветра ў праводзяць кароны. Менавіта гэты нябачны, якія праводзяць паветра, які на самой справе тычыцца рухаецца стужкі. Для дасягнення найлепшых вынікаў, наладзіць грабяні таму іх вострыя канцы блізкія, але не дакранаючыся, паясы. Або яшчэ лепш нават не здагадваюцца пра гэта. Замест гэтага, меры выхаду генератара току з мка метр звязаныя паміж верхняй грэбень і ніжняга. Тады толькі ўручную наладзіць інтэрвал грэбень так току як мага больш.

: Я заўсёды задаваўся пытаннем, што пояс для. У рэшце рэшт, калі мы хочам пакласці 50000 вольт на металічны шар, чаму б проста не купіць 50кВ харчавання і падключыце адзін провад да сферы? На самай справе гэта будзе працаваць выдатна. Было б падняць валасы, зрабіць іскры, і г.д. (Вы, магчыма, неабходна для прадухілення электрычнага току ад праводкі пару мільярдаў Ом рэзістараў у серыі з падключэнне крыніцы харчавання!) VDG машыны зарада помпаў, але і высокай напругай пастаяннага току пастаўкі. Напружанне напругі.

Пояс VDG выконвае цікавая задача. Гэта ўзмацняе напругу фізічна працягу E-поля, якое існуе паміж процілеглымі зарадамі. Пояс ролікаў механізм прымае ў процілеглымі зарадамі, якія блізка адзін да аднаго, і выплёўвае абвінавачванняў, якія знаходзяцца на адлегласці. Машына VDG з'яўляецца сілавых ліній расцяжэння прылады.

Для атрымання высокага напружання, мы павінны прымаць супрацьлеглыя электрычныя зарады з матэрыі і падзяліць іх. Ён займае праца, каб зрабіць гэта. Калі VDG працуе, трохі зарад змяшчаецца на поясе. У той жа час, крыху процілеглы зарад змяшчаецца ў суседніх грэбня. Як пояс каленчатага разам, гэтыя супрацьлеглыя зарады барацьбы руху стужкі. Яны прыцягваюцца адзін да аднаго, яны "хочуць" пераскочыць разам і вярнуцца. Але паясы звяртае іх адзін ад аднаго, ён выкарыстоўвае сілу, каб падзяліць іх усё далей і далей, то дэпазіты зараду на далёкія сферы і лісце процілеглы зарад у зямлю. Калі вы ніколі не спрабавалі павароту дзяржальні VDG машына, вы можаце адчуваць сябе дзяржальню становіцца крыху цяжэй сваю чаргу, як машына зарадка. Механічная работа ператвараецца ў захоўваемай электрастатычнай энергіі, як станоўчыя і адмоўныя зарады цягнуць далёка адзін ад аднаго. Ты механічна зарадкі кандэнсатара.

Гэта праўда, што VDG машыны эквівалентныя HV крыніцы харчавання пастаяннага току, які падключаецца да разеткі. Аднак, мала машын VDG можа лёгка дасягнуць паўмільёна вольт, а 500кВ харчавання будзе вялікім, цяжкім і вельмі дарагім. І без якіх-небудзь буйных сум серыі рэзістары для абароны, палова-мегавольт ад крыніцы пастаяннага току створыць смяротную пагрозу вашай бяспекі. Малы ток і нізкай энергіі захоўвання настольныя Ван дэ Грааф машын робяць іх бяспечнымі для выкарыстання студэнтамі, але ў той жа час яны выступаюць у якасці недарагіх крыніц экстрэмальна высокага напружання.

: Верагодна, гэта магчыма, але я не спрабаваў сам. Настольная Ван дэ Грааф машыны паставак ват або двух электрычнай энергіі. Напрыклад, малая машына VDG які вырабляе 250000 вольт на 10 мка будзе выступаць у якасці 2,5 Вт крыніца харчавання пастаяннага току. Калі б мы маглі захаваць магутнасць ж, але крок напругі ўніз і крок току да, у тэорыі ён можа запусціць шарык ліхтарык або якой-небудзь пастаяннага току.

Адна з магчымасцяў: мы змаглі неаднаразова скачок іскры, каб вялікіх заземленым сферы або міску (так напружанне вельмі высокае, перш чым іскра,), то мы б разрыў драты зазямлення і месца высокачашчыннага высакавольтнага трансфарматара ў ступеністага зніжэння разраду шляху. Выхадны трансфарматар малой разгорткі ад тэлевізара можа працаваць: маршрут ток разраду праз высокае напружанне бок і назад на зямлю, потым вецер некалькі віткоў драты вакол ферытавымі стрыжнямі, і выправіць гэта нізкім выхадных напружаннем з некаторымі высокай хуткасці дыёд.

Вы можаце спачатку выкарыстоўваць асцылограф для вымярэння пераменнага напружання выходзіць з абмоткі нізкага напружання; праверыць, што яго тушэнні некалькі вольт і можа ўключыць у 1,4 дыёдны мост. (Калі гэта занадта нізка, вецер больш віткоў кабелю на ферытавы стрыжань зваротнага ходу ст.) Пры наладзе двух сфер, каб даць некалькі іскраў у секунду, AC выходзіць з трансфарматара можа зараджаць кандэнсатар і лёгкіх некаторых святлодыёдаў. З сверхярких чырвоны святлодыёд працуе на 0.02A х 1,5 = 0,03 Вт, вы маглі б ўспышкі вялікая пачак святлодыёдаў даволі ярка, і нават святло невялікі лямпачка напальвання.

Як навуковы праект, гэта паказвае, што "статычнай электрычнасці" генератары не адрозніваецца ад усіх іншых крыніц сілкавання; яны проста пакласці іх электрычнай энергіі з нізкім току пры высокім напружанні. "Ват Вт," і гэта сапраўды не мае значэння, напружанне/ток нізкі або высокі. Акрамя таго, там сапраўды няма такога паняцця, як "Статычнае электрычнасць". У рэшце рэшт, звычайныя ланцугу пастаяннага току кіруецца паверхневых зарадаў на правадырах, якія вырабляюць E-поля, якія выклікаюць токаў у правадырах. Вы чуеце мяне правільна: усе схемы ўсюды знаходзяцца ў вядзенні паверхневых зарадаў. "Статычнае электрычнасць" мы ведаем і любім гэта няправільна, мы павінны выкарыстоўваць гэта больш дакладнае назва: ". Высокага напружання" Руб шар на валасы, і вы робіце Высокая напруга падзелу зарадаў.

: Ах, вы атрымаеце, што занадта? Я падумаў пра гэта даволі доўга, але потым я ў рэшце рэшт выявіў малавядомую асаблівасць Ван дэ Грааф машын: яны выкідваюць электрычны ток у паветра. Зарад, які рухаецца ўздоўж гумовы пояс не спыняецца толькі на сферы. Замест гэтага, заблакаваныя зарада прычын напругі на сферы расці, пакуль зарад-струмень ў стане ўдар прама праз бар'ер і ў паветры. (Ці, іншымі словамі, патэнцыял ўзрастае да запальваецца кароннага разраду, забяспечваючы шляху уцечкі з металу ў плазме ў паветра.)

Пры эксплуатацыі машыны VDG ўнутры праекта нумары, сферы VDG вырыгаюць некалькі микроампер току ў навакольны паветра. Гэты зарад патоку варта напрамак электроннай лініі поля і спрабуе знайсці шлях назад на зямлю. Калі гэта перахопленыя ізаляцыйныя ці неабгрунтаваны прадметы ў пакоі, гэтыя аб'екты сталі электрыфікаваныя. Калі вы стаіце побач з машынай VDG аперацыйнай, і калі вільготнасць паветра дастаткова нізкая, што вашыя падэшвы абутку не праводзіць, то ваша цела будзе электрыфікаваныя. Пры дакрананні да заземленым металічнай перамыкач, Зап!

Рашэнне: правесці невялікі металічны прадмет у руцэ, затым націсніце яе ад зямлі, а затым выключыце выключальнік з іншай рукой.

Альбо гэтак, альбо захапіць зазямляльным провад, калі вы ўключаеце ваш VDG машыны, і ніколі не адпускаць, што провад, пакуль пасля таго як вы ператварыліся машыны.