Le générateur Van de Graaff a été inventé au début du XXe siècle. Il a été utilisé à diverses fins, notamment pour la recherche nucléaire. Plus tard, l'application s'est rétrécie. Aujourd'hui, vous pouvez l'acheter comme jouet et montrer aux enfants la lévitation de divers objets. Vous pouvez également construire vous-même un générateur. Il deviendra alors un excellent modèle d'entraînement avec lequel diverses expériences seront menées.
Astuces pour bébé
Voulez-vous créer de la "magie" ? Prenez un sac en plastique, coupez les deux extrémités et attachez-le avec une ficelle pour faire un nœud. Ensuite, frottez bien une règle en plastique ordinaire sur un article en laine et amenez-la à la proue: le vol commencera …
Vous pouvez également acheter une "baguette magique" prête à l'emploi avec des figurines avec lesquelles vous pouvez faire de tels tours dans le magasin.
Mais le moyen le plus simple de voir la "magie" est de caresser le chat. Ensuite, vous pouvez à la fois sentir et voir l'électricité statique qui en résulte.
Et voici un jouet qui répète le designGénérateur Van de Graaff, fonctionnant sur batterie. Lorsque le bouton est enfoncé, une charge électrostatique est créée à la pointe. Dès lors, la figurine l'adopte, et les charges du même nom commencent à se repousser. Puisque la figurine est sculptée d'une certaine manière, elle "gonfle" et prend du volume. Si la charge s'affaiblit, il vous suffit d'appuyer à nouveau sur le bouton "magique".
Un peu d'histoire
Bien sûr, le générateur Van de Graaff n'est pas seulement un jouet pour enfants. Le physicien lui-même a créé son idée originale pour mener des recherches sérieuses dans la section de physique atomique. Le premier échantillon de démonstration a été réalisé en 1929. Il était de petite taille. Des dimensions plus impressionnantes ont été obtenues par le générateur Van de Graaff, monté sur des rails pour dirigeables. Le modèle se composait de deux piliers surmontés de sphères creuses en aluminium de quinze pieds de diamètre.
Les installations construites en 1931 et 1933 ont atteint une puissance de sept millions de volts. Mais seule une charge allant jusqu'à quatre-vingts kilovolts était fournie par le premier générateur Van de Graaff.
Principe de fonctionnement
Un ruban diélectrique en papier tourne verticalement à l'intérieur. Le rouleau situé en haut est un diélectrique et le rouleau inférieur est en métal et est relié à la terre. L'électrode brosse dans la sphère enlève et fournit la charge, qui a été répartie uniformément dans la sphère. Près de l'électrode en dessous, l'air est ionisé, les ions utiles se déposent sur le ruban, et la partie qui monte est chargée.
Pour obtenir une différence de potentiel élevée dans les accélérateurs linéaires de particules (ce à quoi servaient ces générateurs), deux sphères de charges différentes ont été utilisées. Dans l'un d'eux accumulé positif, et dans l'autre - négatif. Lorsque la concentration a atteint un certain niveau, une décharge électrique a sauté entre eux. C'est lui qui a fait l'objet d'une enquête. La tension ici a atteint des millions de volts.
Auparavant, les appareils étaient utilisés pour la recherche nucléaire et l'accélération des particules. Après l'apparition d'autres méthodes d'accélération, elles ont commencé à être utilisées beaucoup moins fréquemment dans ce domaine. Actuellement, le générateur Van de Graaff est principalement utilisé pour la modélisation. Par exemple, avec son aide, les rejets de gaz naturel sont imités. Au lieu de rubans, les installations utilisent souvent des chaînes constituées alternativement de maillons en plastique et en fer.
Ce dont vous avez besoin pour assembler l'appareil vous-même
Le modèle est facile à construire soi-même à partir de moyens improvisés. Le générateur Van de Graaff, assemblé de ses propres mains, se compose des composants suivants:
- crayon;
- coupe de tuyaux en pvc;
- caoutchoucs;
- agrafes;
- feuille d'aluminium;
- moteur de jouets;
- ampoule cassée;
- pâtes sèches du stylo;
- Piles 9 volts;
- ruban adhésif;
- câbles;
- planches.
Tous les éléments doivent être secs, ainsi que l'air de la pièce. Sinon, la conception ne fonctionnera tout simplement pas ou ne fonctionnera pas, mais trèsfaiblement.
Voici comment le générateur Van de Graaff va se révéler. La photo ci-dessous montre à quoi devrait ressembler le modèle.
Comment le générateur est fabriqué par vous-même
D'abord, un trou est percé sur la planche, qui deviendra la base de la structure. Le foret est sélectionné avec un diamètre approprié, la forme est en forme de stylo. Ensuite, deux trous sont pratiqués sur le tube: en haut et en bas, pour les pâtes. Faites deux autres trous: un juste au-dessus du haut et le second, perpendiculairement au bas.
Ensuite, la pâte doit être complètement nettoyée de l'encre. Découpez un morceau correspondant au diamètre intérieur du tuyau. Ils prennent un trombone, le redressent et en coupent un morceau assez long pour qu'il dépasse d'un centimètre du tube.
Le ruban diélectrique est fabriqué à partir de ruban adhésif. La gomme est collée de sorte que les deux côtés soient également collants.
Les articles préparés sont collectés.
Ajoutez des pinceaux qui collectent la charge. En bas, la brosse passe à travers le trou et la pointe est duveteuse. Les brosses doivent être proches de l'élastique, mais sans le toucher. Le haut est enfilé à travers le trou en haut.
Après cela, à l'aide d'une feuille d'aluminium, une ampoule déjà inopérante est collée dessus. Le fil supérieur est attaché à la feuille. La lampe est insérée au-dessus de la structure.
Formation générateur Van de Graaff prête.
Expériences
Si vous attachez plusieurs fils à l'électrode supérieure et que vous rapprochez vos mains, ils "se tiendront debout" et s'enrouleront autour de vos doigts. Essayez d'expérimenter dans le noir.
Pour obtenir une tension plus puissante, connectez deux générateurs.
Une bonne option pour les expériences serait une bouteille de Leyde.
L'expérience la plus célèbre est celle où les cheveux se dressent sur la tête. Pour ce faire, placez-vous sur un tapis en caoutchouc, une planche de bois ou du contreplaqué. La main est posée sur la sphère (alors que le générateur doit être éteint pour ne pas être choqué). Lorsque l'appareil est allumé, une étincelle passe, ce qui fait que les cheveux se dressent sur la tête.
Le générateur doit être déchargé après chaque utilisation et manipulé avec une extrême prudence, car le courant peut être mortel pour les humains.
