Vienas iš įdomiausių aukštos įtampos įrenginių yra Van de Graaff generatorius – įrenginys, sukuriantis didelį potencialų skirtumą dėl dviejų ritinėlių judančios dielektrinės juostos elektrifikacijos. Maksimali įtampa skiriasi priklausomai nuo įrenginio mastelio ir gali svyruoti nuo kelių dešimčių kilovoltų mažiems staliniams generatoriams iki milijonų voltų didelių prietaisų, kurie gali būti naudojami mokslo ir demonstravimo tikslais. Van de Graaff generatoriaus pagalba galima atlikti daugybę įspūdingų eksperimentų, pavyzdžiui, stebėti, kaip maži konfeti skrenda aukštyn nuo elektros jėgų poveikio arba „ant galvos“ atsistoja žmogaus plaukai, jei žmogaus kūnas yra pažeistas. tam tikru būdu prijungtas prie kibirkštinio tarpo. Generatoriaus surinkimui jums nereikės jokių konkrečių dalių – viską galite rasti namuose arba įsigyti artimiausiose techninės įrangos parduotuvėse. Bendra generatoriaus grandinė parodyta žemiau.
Sukurkite Van de Graaff generatorių savo rankomis
Struktūriškai generatorius yra vamzdis, kurio viduje sukasi dielektrinė juosta. Du ritinėliai, esantys vamzdžio viršuje ir apačioje, užtikrina reikiamą juostos įtempimą; apatinis volas taip pat yra pavara ir yra prijungtas prie variklio veleno, kuris suks juostą. Viršutinėje vamzdžio dalyje pritvirtinta masyvi metalinė sfera, kuri tarnaus kaip įkrovimo akumuliatorius. Tam geriausiai tinka rutulio forma, nes ji neturi aštrių išsikišimų, todėl efektyviausiai kaupsis krūvis: dėl aštrių išsikišimų gali atsirasti vainikinė iškrova, per kurią prateka susikaupęs krūvis. Norėdami pagaminti paprastą namų generatorių, galite naudoti didelę keptuvę kaip sferą, įstatydami ją aukštyn kojomis; hemostazinis turniketas iš vaistinės puikiai tinka kaip juosta; volelius galima pjaustyti, pavyzdžiui, iš medžio, putų polistirolo arba jūs gali išardyti dažų volelį. Kaip korpuso vamzdis puikiai tinka 10-11 cm skersmens kanalizacijos vamzdis.Diržas gali būti sukamas atsuktuvu, jei jis turi didelius greičius, arba naudojant įvairius gana galingus variklius iš žaislų ar radijo bangomis valdomų modelių. Surinkimas prasideda nuo tinkamų komponentų suradimo.
Naudojant 11 cm skersmens kanalizacijos vamzdį, optimalus konstrukcijos aukštis bus apie 1 metrą. Visa konstrukcija bus sumontuota ant stovo, pagaminto iš lentų laužo.
Kaip variklį diržui sukti naudoju radijo bangomis valdomo sraigtasparnio pavarą, kuri yra pora variklių, kurie kartu suka didelę pavarą ir taip suformuoja pavarų dėžę, kuri sumažina greitį iki norimo lygio ir padidina sukimo momentą. Varomoji pavara tvirtinama prie M4 kaiščio, kuris eina per visą vamzdį apačioje, ateityje prie jo bus tvirtinamas velenas su voleliu. Kaip parodė praktika, pakanka vieno sraigtasparnio variklio – nepaisant didelio dydžio, tokie varikliai turi neblogą galią ir lengvai sukasi visą juostą korpuso viduje.
Varikliai iš viršaus prispaudžiami metaline juostele, o visų pavarų išlygiavimas yra iš anksto nustatytas. Van de Graaff generatoriaus varikliui maitinti geriau naudoti akumuliatoriaus maitinimo šaltinius, kurie jokiu būdu nėra prijungti prie tinklo, net naudojant transformatoriaus galvaninę izoliaciją.
Aukščiau pateiktose nuotraukose parodytas apatinis volas. Jie sugebėjo jį iškirpti iš dviejų penoplex izoliacijos gabalų, suteikdami jai statinės formą. Atkreipkite dėmesį, kad forma turi būti statinės formos, su šiek tiek lygiu sustorėjimu viduryje - jei kotas yra visiškai lygus, juosta retkarčiais nušoks. Didelį vaidmenį generatoriaus konstrukcijoje vaidina ritinėlių medžiaga – apačia turi būti metalinė, o viršus – plastikinis. Tokiu atveju nebūtina apatinio veleno daryti iš metalo, užtenka uždengti ant viršaus laidžia folija, ši folija taip pat turi būti elektra sujungta su velenu, ant kurio stovi volelis.
Viršutinį volelį paėmiau jau paruoštą iš dažų volelio, jis puikiai tinka pagal formą ir dydį.Volelis, panašus į apatinį, sumontuotas ant M4 kaiščio, kuris yra sumontuotas grioveliuose viršutinėje vamzdžio dalyje, kuris matomas žemiau esančioje nuotraukoje.
Beveik kiekvienoje vaistinėje parduodamas hemostatinis turniketas, jis turi reikiamų savybių krūviui perduoti, taip pat yra gana elastingas. Įsigytas turniketas turi būti nuplaunamas iš talko, išdžiovinamas, o tada su nedidele parašte supjaustytas iki reikiamo ilgio. Norint paversti diržų juostą uždaru apskritimu, galus galima tiesiog suklijuoti superklijais su 2–3 cm persidengimu; tokios jungties stiprumo pasirodė daugiau nei pakankamai.
Kita generatoriaus dalis yra šepečiai, per kuriuos įkrova bus „uždedama“ ant juostos ir „nutekės“ iš jos į viršutinę metalinę sferą. Šepečius rekomenduoju daryti iš daugiagyslio kabelio gabalo, kuris atidengtas nuo izoliacijos, supurentas ir lituojamas ant tekstolito plokščių. Turėtumėte pagaminti du tokius šepetėlius, vieną apatiniam voleliui ir vieną viršutiniam. Apatinis šepetys bus prijungtas prie apatinio volelio ir bus prijungtas prie žemės, o viršutinis šepetys bus prijungtas prie metalinės sferos. Žemiau esančioje nuotraukoje parodyti gatavi šepečiai.
Šepečiai montuojami tiesiai šalia volelių viršuje ir apačioje, atstumas nuo juostos iki šepečių galų turi būti kuo mažesnis, tačiau juosta jų neliesti. Žemiau galite pamatyti atitinkamai viršuje ir apačioje sumontuotus šepečius.
Dabar belieka padaryti atramas, ant kurių stovės viršutinė sfera - mano atveju jai buvo rastas labiau prieinamas analogas apverstos keptuvės pavidalu. Virš atramų lygio išsikišęs vielos gabalas yra prijungtas prie šepečio, kuris užtikrins jo kontaktą su sfera.
Apatinėje konstrukcijos dalyje, naudojant tą patį vielos gabalą, kontaktas tarp veleno, ritinėlio ir plyšio užtikrinamas įžeminant.Atkreipkite dėmesį, kad norint, kad generatorius veiktų, reikalingas geras įžeminimas.
Sfera sumontuota paskutinė, o generatorius paruoštas paleisti. Įjungus, tarp žemės (apatinio volo) ir viršutinės sferos atsiras potencialų skirtumas. Jis didės tol, kol ore ar vamzdyje įvyks elektros gedimas arba kol įkrovos augimo greitis viršys jo „nutekėjimo“ iš sferos greitį dėl vainikinių iškrovų. Generatoriaus efektyvumas stipriai priklauso nuo oro drėgmės – kuo drėgnesnis oras, tuo daugiau nuostolių dėl koronos iškrovos ir atitinkamai galima pasiekti mažesnę įtampą. Įkrovimo greitį galite padidinti padidindami diržo sukimosi greitį, o maksimali generatoriaus įtampa taip pat padidės. Norėdami iškrauti sferą, turėtumėte arčiau jos pritraukti įžemintą metalinį daiktą. Jei šis objektas turi aštrius kraštus, įkrova sklandžiai tekės vainikinės iškrovos pavidalu, kurią galima pamatyti tik visiškoje tamsoje. Jei objektas turi lygias linijas, tada, kai jis artėja prie tam tikro atstumo iki sferos, įvyks elektrinis oro gedimas su gana stipriu garsu ir blyksniu. Eksperimentuodami su generatoriumi turėtumėte būti atsargūs, nepaisant to, kad jis turi itin mažą galią, šimtų kilovoltų įtampos impulsai gali pakenkti sveikatai.
