范德格拉夫发电机:装置、工作原理及应用

科学 2023

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范德格拉夫发电机:装置、工作原理及应用
范德格拉夫发电机:装置、工作原理及应用
Anonim

范德格拉夫发电机发明于二十世纪初。它被用于各种目的,特别是用于核研究。后来,申请范围缩小了。今天,您可以将它作为玩具购买,并向孩子们展示各种物体的悬浮。您也可以自己构建生成器。然后它会成为一个很好的训练模型,可以进行各种实验。

宝宝小技巧

你想创造“魔法”吗?拿一个塑料袋,剪掉两端,用绳子系上一个蝴蝶结。然后用普通的塑料尺子在一件毛织品上好好摩擦一下,然后把它带到船头:飞行将开始……

你也可以在商店里买一个现成的“魔杖”,里面有你可以做这些技巧的人偶。

但最容易看到“魔法”的方法就是抚摸猫。然后你就可以感觉到和看到产生的静电了。

这是一个重复设计的玩具范德格拉夫发电机,电池供电。按下按钮时,尖端会产生静电荷。因此,小雕像采用了它,同名的电荷开始相互排斥。由于雕像以某种方式雕刻而成,因此它“膨胀”并获得体积。如果蓄力减弱,那么你只需再次按下“魔法”按钮即可。

一点历史

当然,范德格拉夫发电机不仅仅是儿童玩具。这位物理学家自己创造了他的创意,以在原子物理学领域进行认真的研究。第一个演示样品是在 1929 年制作的。它的体积很小。安装在飞艇轨道上的范德格拉夫发电机获得了更令人印象深刻的尺寸。该模型由两根柱子组成,顶部有直径十五英尺的空心铝球。

范德格拉夫发电机
范德格拉夫发电机

建于1931年和1933年的装置达到了700万伏的功率。但是第一台范德格拉夫发电机只提供了高达八十千伏的电量。

运行原理

纸质绝缘胶带在里面垂直旋转。位于顶部的滚轮是电介质,下部是金属制成的并接地。球体中的刷状电极去除并提供电荷,电荷均匀分布在球体中。在下方的电极附近,空气被电离,有用的离子沉淀在胶带上,向上的部分带电。

范德格拉夫发电机自己做
范德格拉夫发电机自己做

为了在线性粒子加速器(这就是这些发生器的用途)中获得高电位差,使用了两个不同电荷的球体。其中一个积累了积极的,而在另一个 - 消极。当浓度达到一定水平时,它们之间会发生放电。被调查的是他。这里的电压达到了百万伏。

以前,设备用于核研究和粒子加速。在其他加速方法出现后,它们开始在该领域的使用频率大大降低。目前,范德格拉夫发生器主要用于建模。例如,在它的帮助下,可以模拟天然气排放。代替胶带,安装通常使用由塑料和铁链交替组成的链条。

范德格拉夫发电机照片
范德格拉夫发电机照片

自己组装设备需要什么

模型很容易通过即兴手段建立自己。范德格拉夫发电机由他亲手组装而成,由以下部件组成:

  • 铅笔;
  • pvc管材切割;
  • 橡胶;
  • staples;
  • 铝箔纸;
  • 来自玩具的引擎;
  • 灯泡坏了;
  • 笔刷干糊;
  • 9伏电池;
  • 胶带;
  • 电线;
  • 板。

所有元素必须干燥,以及房间内的空气。否则,设计根本行不通或将,但非常弱弱。

这就是范德格拉夫发电机的结果。下面的照片显示了模型应该是什么样子。

范德格拉夫发电机工作原理
范德格拉夫发电机工作原理

发电机是如何自己制作的

首先,在木板上钻一个孔,这将成为结构的基础。钻头选择合适的直径,形状为笔形。然后在管子上打两个孔:顶部和底部,用于粘贴。再打两个洞:一个在顶部上方,第二个 - 垂直于底部。

接下来,膏体必须彻底清除墨水。切出与管道内径相对应的一块。他们拿了一个回形针,把它拉直,剪下一块足够长的东西,让它从管子里伸出一厘米。

介电胶带由胶带制成。口香糖是粘的,所以两边也很粘。

准备好的物品收集完毕。

添加收取费用的画笔。在底部,刷子穿过孔,使尖端蓬松。刷子应该靠近松紧带,但不要接触它。顶部穿过顶部的孔。

之后,在铝箔的帮助下,将一个已经失效的灯泡贴在上面。顶部电线连接到箔上。灯插入结构顶部。

范德格拉夫发电机训练准备就绪。

实验

如果您将几根线连接到上电极并将您的手靠近,它们将“站立”并缠绕在您的手指上。尝试在黑暗中进行实验。

要获得更强大的电压,请连接两台发电机。

莱顿罐是一个不错的实验选择。

范德格拉夫发电机训练
范德格拉夫发电机训练

最有名的体验是头发竖起来的体验。为此,请站在橡胶垫、木板或胶合板上。手放在球体上(同时必须关闭发电机以免被电击)。开启电器后,会产生火花,导致头发直立。

发电机每次使用后都应放电并小心处理,因为电流可能对人类致命。

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