Deli generatorja van de Graaff, kako deluje, aplikacije

On Generator van de Graaff To je artefakt, ki deluje zahvaljujoč elektrostatičnim pojavom in katerih funkcija je v reprodukciji ogromnih električnih potencialov v vrstnem redu mega -elektronov (MEV), da pospešimo subatomske delce. Takšni potenciali so koncentrirani v zgornjih delih, kjer počivajo kovinske in votle krogle.

Leta 1929 ga je izumil ameriški fizik Robert J. Van de Graaf, gradbeni modeli različnih velikosti in električnih zmogljivosti. Eden največjih, ustvarjenih leta 1933 in ga opazimo na spodnji sliki, je sposoben doseči električni potencial 5meV; petkrat manj, kot lahko dobite (25.5Mev).

Eden največjih generatorjev Van de Graafa, ki je bil kdajkoli zgrajen, ki se nahaja v muzeju Boston Sciences. Vir: Onkraj mojega Kena, CC BY-SA 4.0, prek Wikimedia Commons

Toliko je potencial generatorja Van de Graaff, da so v zraku, ki obdaja kovinske sfere. Ti izpusti so produkt neuravnoteženosti električnih nabojev, saj sfere pridobivajo zelo negativne ali zelo pozitivne električne naboje; Vse, odvisno od materialov in njihovih modelov.

Ta artefakt je precej priljubljen pri poučevanju fizike in električne energije. To je zato, ker se prostovoljci, ko se dotikajo kroglic ali kovinskih kupola majhnih generatorjev.

[TOC]

Deli generatorja Graaff Van

Poenostavljena predstavitev delovanja generatorja Graff Van. Vir: Dake, Modified Gonfer00, CC BY-SA 2.5, prek Wikimedia Commons

Na vrhunski sliki imamo običajne dele za generator kombija Graaff. Ima navpični okvir, na katerem je votla krogla ali kovinska kupola (1). V notranjosti imamo pas ali pas (4 in 5) iz polimernega in izolacijskega materiala, kot je kirurška cev.

Lahko vam služi: povprečna kotna hitrost: definicija in formule, rešene vaje

Ta pas se nenehno premika med dvema valjama: enega nadrejenega (3) in enega nižje (6). Prav tako ima vsak valj priložen kovinsko krtačo (2 in 7), ki se dotakne površine pasu. Gibanje jermena aktivira električni motor, povezan z bazo generatorja.

Kot je razvidno iz slike, je sfera generatorja pozitivno zaračunana (+). Zato potrebuje elektrone za oskrbo z električnim neravnovesjem. Tukaj elektroni (-), ki puščajo generator, na koncu negativno nalagajo bližnjo kovinsko napravo (8); Da končno ustvarite električni šok (9) v smeri kovinske kupole.

Električni šok se lahko zgodi bodisi v smeri kupole bodisi v smeri naprave; Slednje se pojavi, ko je kupola negativno nabita.

Kako deluje generator kombija Grave?

Triboelektrična serija

Generator van de Graaff je lahko pozitivno ali negativno. Simbol obremenitve bo odvisen od triboelektrične narave materialov, s katerimi se izdeluje pas in premaz spodnjega valja.

Na primer, če je spodnji valj prekrit z najlonom, vendar je gumijast pas, potem je treba preveriti triboelektrično serijo, da vemo, katero gradivo bo prejel in kateri bo daroval elektrone, ko stopijo v stik.

Tako je najlon, da je bolj pozitiven, torej da je v triboelektrični seriji bolj kot guma, potem bo izgubil elektrone, medtem ko jih bo guma osvojila. Zato se bo pas na koncu premikal ali mobiliziral negativne obremenitve, ko bo motor generatorja vklopljen.

Lahko vam služi: rezanje napora: kako se izračuna in reši

Medtem, če je spodnji valj prevlečen s silikonom, se bo zgodilo nasprotno: pas bo izgubil elektrone, saj je silikon v triboelektrični seriji bolj negativen kot guma. In posledično bo pas izpodrinil ali mobiliziral pozitivne obremenitve (na primer na že opisani sliki).

Premik obremenitve

Triboelektričnost je le eden izmed številnih električnih pojavov (kronski in fotoelektrični učinki, vedro z ledom Faraday, električna polja itd.), ki se odvijajo v generatorju Van de Graoff. Toda osrednja točka je, da se lahko premakne, mobilizira ali "črpa" električne naboje na kovinsko kupolo.

Ko se spodnji valj naloži negativno po obratovanju motorja in jermen pozitivno, se valjčni elektroni začnejo odbijati tistega zunanjega obraza pasu. Ti elektroni se selijo skozi zrak, na spodnjo krtačo, kjer jih bodo odpeljali v zemljo ali drugo napravo.

Pozitivni nosilni pas doseže zgornji valj, ki ima triboelektrično naravo, ki nasprotuje spodnjemu valu; to pomeni, da mora namesto negativnega zaračunavanja izgubiti elektrone in zato tudi pozitivno zaračunati. Tako se pozitivna obremenitev premakne v zgornji valj in končno proti zgornji krtači v neposrednem stiku s kovinsko kupolo.

Elektroni zgornjih krtač se prevažajo v valj, da nevtralizirajo obremenitve. Toda ti elektroni prihajajo s površine kovinske kupole. Zato kupola pridobi tudi pozitivno obremenitev.

Električni šok

Kupola bo glede na njene dimenzije dosegla največji potencial. Po tem morajo biti električni naboji uravnoteženi. Ker ste zelo pozitivni, boste prejeli elektrone iz zelo negativno obremenjenega vira: naprava, ki sprejema elektrone spodnje krtače. Tako obstaja električni šok (iskra) od naprave (negativno) do kovinske (pozitivne) kupole.

Lahko vam služi: Higroskopičnost: koncept, higroskopske snovi, primeri

Večji kot so doseženi električni potenciali, sorazmerni z dimenzijami generatorja, bolj intenzivne bodo reproducirane električne izpuste. Upoštevajte, da če niso bili tako veliki, elektroni niso mogli potovati po zraku, dielektrični medij, ki ni vožnja.

Prijave

Učitelji

Lasje tega človeka se električno napolnijo in se odbijajo, ker imajo enako obremenitev kot kovinska sfera generatorja. Vir: Adam Engelhart prek Flickr (https: // www.Flickr.com/fotografije/telux/537906436/in/photostream/)

Če je kovinska krogla pozitivno napolnjena in se je nekdo dotakne, bodo tudi njihovi lasje naloženi pozitivno naloženi. Enaki naboji se odganjajo, zato se bodo lasje ločili in ločili drug od drugega. Ta pojav se uporablja v izobraževalne namene na tečajih, kjer se uvaja elektrostatična.

Tako se za pritegnitev pozornosti opazovalcev v zvezi z motenjem njihovih las uporabljajo generatorji majhnih velikosti Van de Graaf; ali v razmišljanju o električnih izpustih, zvestih replikah, ki jih vidimo v znanstvenofantastičnih filmih.

Pospeševalec delcev

Ko kupola koncentrira veliko električnih nabojev, se ustvari potencial, ki lahko pospeši subatomske delce. V ta namen se Graaf Van Generator uporablja za razmnoževanje x -rojev v medicinskih študijah in jedrski fiziki.

Reference

1. Serway, r. Do. in Jewett, J. W. (2005). Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 2. Sedma izdaja. Uredništvo Cengage Learning.
2. Wikipedija. (2020). Generator van de Graaff. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Magnet Academy. (17. junij 2019). Generator van de Graaff. Okreval od: NationalMaglab.org
4. Univerza v Seattlu. (2020). Elektrostatika - aluminijaste sklede z generatorjem Van de Graaf. Okreval od: Seattleu.Edu
5. John Zavisa. (1. april 2000). Kako delujejo generatorji Van de Graaff. Okrevano od: znanost.Kakovostno delo.com