Ako vyrobiť Van de Graaffov generátor?

Keď je generátor zostavený, kovový valček bude vo vnútri gule a polyetylénový valec bude vo vnútri základne.

Generátory Vandergraph, presnejšie nazývané Van de Graaffove generátory, sú zberače nábojov, ktoré sa najčastejšie používajú ako vzdelávacie nástroje. Študenti a učitelia prírodovedných predmetov často vyrábajú generátory Vandergraph, aby predviedli princípy elektriny. Motor generátorov Van de Graaff sa otáča polyetylénový valec v základni, ktorý pohybuje pásom. Pás sa spustí pri čistom náboji 0, ale kovový hrebeň v základni stiahne elektróny z pásu a pošle ich na zem; preto pás vyvíja kladný náboj. Pás vytiahne elektróny z kovového hrebeňa v guli, aby sa vrátil k čistému náboju 0. Keď ťahá elektróny z hrebeňa, hrebeň ťahá elektróny z gule, čím sa vyvíja kladný náboj. Čím dlhšie sa pás pohybuje cez každý hrebeň, tým je guľa kladnejšie nabitá.

Metóda 1 zo 6: Budovanie hlavných komponentov

1

Určte, aký veľký bude váš generátor vandergrafov. Čím je väčšia, tým pôsobivejšie budú jej účinky. Veľkosť určí rozmery hlavných komponentov: gule, veže a základne.
2

Zostavte sféru. Môžete si kúpiť dutú kovovú guľu alebo si ju vyrobiť z materiálov, ktoré máte poruke. Niektoré možnosti sú kovové miešacie misky, pozerajúce sa gule alebo svetová guľa obrúsená od farby.
3
Vybudujte základňu. Jedná sa o trochu ťažký box, ktorý slúži na uzavretie spodnej časti generátora a vyváženie hmotnosti kovovej gule, takže generátor nebude náchylný na prevrhnutie.
- Transparentný termoplast je najlepšou voľbou pre základňu. Bude lepšie odvádzať vlhkosť zo vzduchu von z generátora, pretože vlhkosť môže narušiť fungovanie generátora. Umožní vám to tiež zistiť, ako generátor funguje.
- Zahrňte sklopné dvere dostatočne veľké, aby ste sa dostali dovnútra. Počas výstavby potrebujete prístup do vnútra škatule a v prípade potreby ju upravte. Ak na pohon generátora používate motor, na zapnutie a vypnutie motora budete musieť siahnuť dovnútra.
4

Postavte vežu. Jedná sa o trubicu, ktorá spája základňu s guľou a obsahuje pás a valčeky. Dobrá voľba je dĺžka polyvinylchloridu (PVC) rúrky.

Ako výška generátora Van de Graaffa ovplyvňuje generovaný elektrický náboj?

Metóda 2 zo 6: zostavte valčeky a pás

1
Na každý koniec veže nasaďte valčeky. Nápravy valcov sedia v zárezoch alebo dierach vyvŕtaných do trubice, čo umožňuje valcom voľný pohyb.
- Jeden valček by mal byť vyrobený z kovu a jeden z polyetylénu. Keď je generátor zostavený, kovový valček bude vo vnútri gule a polyetylénový valec bude vo vnútri základne.
2
Medzi valčeky natiahnite slučku z dielektrického materiálu, ako je hodváb, spandex, neoprén alebo guma. Pútko udrží valčeky na svojom mieste.
- Vezmi starostlivosť nepovoliť akýkoľvek olej z vašich rúk, aby si na dialektrickými materiálu, alebo generátor nemusí fungovať.
- Ak na opasok používate gumu, uistite sa, že nie je čierna, pretože to naznačuje, že v gume je prítomný uhlík. Uhlík neumožňuje vytiahnutie elektrónov z pásu a generátor nebude fungovať.

Motor generátorov Van de Graaff otáča polyetylénovým valcom v základni, ktorý pohybuje pásom.

Metóda 3 zo 6: montáž kefiek

1

V guli vyrežte okrúhly otvor, ktorý je dostatočne veľký na to, aby bol vo veži.
2
Na vnútornú stranu gule pripevnite kovovú kefu alebo hrebeň. Keď je veža vložená do gule, hroty hrebeňa alebo kefy sa takmer dotknú dialektrického materiálu pohybujúceho sa po kovovom valci.
- Kovový hrebeň môžete vyrobiť pripevnením tenkých drôtov k hrubému, tuhému drôtu. Na vytvorenie kefy môžete použiť aj časť pleteného uzemňovacieho popruhu, uvoľnenie a roztiahnutie jednotlivých drôtov.
3

V základni vyrežte okrúhly otvor, dostatočne veľký na vežu.
4

Vnútri základne umiestnite kovový hrebeň alebo puzdro tak, aby sa hroty takmer dotýkali dialektrického materiálu pohybujúceho sa po kovovom valci. Hrebeň alebo krík pripevnite k zemi.

Metóda 4 zo 6: napájanie generátora

1
Zaskrutkujte malý elektromotor do spodnej časti základne. Umiestnite ho tak, aby ho bolo možné pripevniť k osi polyetylénového valca.
- Motor môže byť napájaný striedavým prúdom alebo batériami. Môže byť spojený priamo s nápravou (priamy pohon) alebo spojený pomocou remeňa. Motory je možné zachrániť z iných zariadení, napríklad zo šijacích strojov. Motory si môžete kúpiť aj v obchode s elektronickými potrebami.
- Ak nechcete používať motor, môžete namiesto toho použiť ručnú kľuku pripevnenú k valcu.
2

Zostavte generátor a pripojte motor.

Pás vytiahne elektróny z kovového hrebeňa vo sfére, aby sa vrátil k čistému náboju 0.

Metóda 5 zo 6: zostrojte vypúšťaciu tyč

1

Pripojte izolovaný vodič medzi zem a malú kovovú guľu. Kryt elektromotora môžete použiť ako uzemnenie.
2

Na guľu pripevnite držadlo z izolačného materiálu, ako je drevo alebo plast. Možno budete môcť prevliecť drôt cez držadlo.

Metóda 6 zo 6: použitie generátora

1

Postavte sa na izolačný povrch, ako je preglejka alebo drevená krabica.
2
Položte ruku na guľu a zapnite generátor. Nepokúšajte sa zapnúť motor, kým sa nedotknete gule, pretože môže dôjsť k miernemu úrazu elektrickým prúdom.
- Keď sféra odtiahne elektróny vašou rukou, vaše telo vyvinie kladný náboj. Chĺpky na hlave sa budú navzájom odpudzovať, čo spôsobí, že sa vám vlasy postavia. Možno budete môcť ukázať na blízky kovový predmet a vytvoriť iskru.
3

Držte prútik v blízkosti gule, aby ste vytvorili „blesk “.
4

Fúkajte mydlové bubliny v blízkosti gule. Spočiatku ich to bude lákať, ale keď získajú náboj, budú odrazení.
5

Vypnite motor a vybite nahromadený náboj na guli dotknutím sa vybíjacej tyčinky. Po každom použití guľu vyberte.

Varovania

Pri práci s elektrickou energiou dávajte pozor, aby ste nedostali bolestivý alebo smrteľný elektrický šok. Ruky a odev držte mimo dosahu motora, valčekov a pásu, keď sa pohybujú.

Veci, ktoré budete potrebovať

Kovová guľa
Nástroje
Podložky, matice, skrutky
Nevodivá trubica
Priehľadný termoplast
Polyetylénový valček
Kovový valček
Dielektrický materiál
Kovové hrebene
Malý motor
Izolovaný drôt
Malá kovová guľa
Izolačná rukoväť

Prečítajte si tiež: Ako predpovedať snehový deň?