Какое напряжение на ван де граафа. Генератор Ван де Граафа: принцип работы, применение и сборка своими руками

Как работает генератор Ван де Граафа. Для чего применяется это устройство в современной науке и технике. Пошаговая инструкция по сборке генератора Ван де Граафа своими руками из подручных материалов. Какое напряжение может выдавать самодельный генератор.

Принцип работы генератора Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа — это электростатический генератор высокого напряжения, изобретенный американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году. Основные компоненты генератора включают:

• Две металлические сферы разного диаметра
• Движущуюся диэлектрическую ленту
• Два ролика, на которые натянута лента
• Щетки для снятия заряда
• Источник питания для вращения ленты

Принцип работы генератора основан на электростатической индукции и заключается в следующем:

1. Диэлектрическая лента движется между двумя роликами
2. На нижнем ролике лента заряжается от источника высокого напряжения
3. Заряженная лента переносит заряд на верхний ролик
4. С верхнего ролика заряд снимается щеткой и накапливается на внешней сфере
5. Процесс повторяется, увеличивая потенциал сферы

Таким образом, на внешней сфере генератора постепенно накапливается очень высокий электрический потенциал, достигающий миллионов вольт.

Применение генератора Ван де Граафа

Несмотря на то, что в современной науке и технике есть более эффективные источники высокого напряжения, генераторы Ван де Граафа до сих пор находят применение в следующих областях:

• Научные исследования в области физики высоких энергий
• Ускорители заряженных частиц
• Имитация молний при испытаниях оборудования
• Демонстрация явлений электростатики в учебных целях
• Генерация рентгеновского излучения

В научно-исследовательских лабораториях используются мощные генераторы Ван де Граафа, способные создавать напряжение до 25 миллионов вольт. Такие установки применяются для ускорения заряженных частиц в экспериментах по ядерной физике.

Как сделать генератор Ван де Граафа своими руками

Простейший генератор Ван де Граафа можно собрать в домашних условиях из подручных материалов. Для этого потребуется:

• Пластиковая труба ПВХ диаметром 50-100 мм и длиной 30-50 см
• Два пластиковых или деревянных диска для роликов
• Резиновая лента шириной 2-3 см (можно использовать ленту от старого принтера)
• Алюминиевая фольга
• Металлическая сфера (можно использовать круглую металлическую кастрюлю)
• Щетки из тонкой медной проволоки
• Электромотор с редуктором для вращения ленты
• Источник питания для мотора (батарейки или блок питания)

Пошаговая инструкция по сборке:

1. Закрепите пластиковую трубу вертикально на деревянном основании
2. Установите ролики на верхнем и нижнем концах трубы
3. Натяните резиновую ленту на ролики
4. Прикрепите щетки возле верхнего и нижнего роликов
5. Установите металлическую сферу на верхнем конце трубы
6. Подключите мотор к нижнему ролику
7. Соедините нижнюю щетку с источником высокого напряжения (можно использовать умножитель напряжения)
8. Верхнюю щетку соедините с металлической сферой

При включении мотора лента начнет вращаться, перенося заряд на верхнюю сферу. Через некоторое время на сфере накопится достаточный потенциал для создания искровых разрядов.

Какое напряжение выдает самодельный генератор Ван де Граафа

Напряжение, создаваемое генератором Ван де Граафа, зависит от нескольких факторов:

• Размер верхней сферы — чем больше диаметр, тем выше напряжение
• Скорость вращения ленты
• Качество изоляции
• Влажность воздуха

Небольшой самодельный генератор Ван де Граафа способен создавать напряжение порядка 50-100 тысяч вольт. Этого достаточно для получения искровых разрядов длиной 3-5 см.

Для сравнения, промышленные генераторы Ван де Граафа могут выдавать напряжение до 5-7 миллионов вольт. А самый мощный в мире генератор, установленный в лаборатории Oak Ridge National Laboratory, способен создавать потенциал до 25 миллионов вольт.

Меры безопасности при работе с генератором Ван де Граафа

Несмотря на относительно небольшую мощность, даже самодельный генератор Ван де Граафа может быть опасен. При работе с устройством необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• Не прикасаться к металлической сфере во время работы генератора
• Не допускать попадания воды на устройство
• Работать с генератором только в сухом помещении
• Не подносить к сфере легковоспламеняющиеся предметы
• Люди с кардиостимуляторами не должны находиться рядом с работающим генератором

При соблюдении этих простых правил эксперименты с генератором Ван де Граафа будут безопасными и увлекательными.

Интересные эксперименты с генератором Ван де Граафа

Самодельный генератор Ван де Граафа позволяет провести ряд захватывающих экспериментов по электростатике:

• Создание искровых разрядов между сферой и заземленным предметом
• «Электрические волосы» — демонстрация отталкивания одноименных зарядов на волосах человека
• Левитация легких предметов в электрическом поле генератора
• Ионный двигатель — вращение легкой крыльчатки за счет коронного разряда
• Свечение газоразрядных ламп без подключения к источнику питания

Эти эксперименты наглядно демонстрируют основные явления электростатики и позволяют лучше понять принципы работы высоковольтного оборудования.

Заключение

Генератор Ван де Граафа, несмотря на свою простоту, остается одним из самых наглядных и впечатляющих устройств для демонстрации явлений электростатики. Сборка такого генератора своими руками — увлекательный проект, который позволяет на практике изучить основы электричества и магнетизма.

Хотя в современной науке и технике генераторы Ван де Граафа уже не играют ведущей роли, принципы, заложенные в их конструкции, до сих пор используются в ускорителях заряженных частиц и других высоковольтных установках. Поэтому знакомство с работой этого устройства будет полезно всем, кто интересуется физикой и электротехникой.

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы :: SYL.ru

На уроках физики, чтобы показать действие, совершаемое статическим электричеством, демонстрируют генератор Ван де Граафа. Необычное устройство, пуская в разные стороны миниатюрные молнии, приводит в восторг учеников. Но мало кто знает, что генератор также использовался для опытов в сфере ядерной физики.

История создания

Американский физик Роберт Ван де Грааф (1901-1967), работавший в Принстонском университете, вошел в историю как создатель электростатического ускорителя элементарных частиц.

Первое описание генератора Ван де Граафа было сделано в 1929 году, а через два года он создал высоковольтный ускоритель, который мог выдавать электрическое напряжение 1 МВ. В 1935 году усовершенствованная конструкция вырабатывала уже 7 мегавольт.

Генератор Ван де Граафа впоследствии стал основой для современной разновидности линейного ускорителя, названного пеллетроном. Разница между ними заключалась в способе передачи заряженных частиц. Если у генератора они передавались при помощи диэлектрической ленты, то у пеллетрона — металлической цепью.

Принцип действия

Конструкция генератора позволяет делать его как в горизонтальном исполнении, так и в вертикальном. Основной его частью является большая металлическая сфера, на поверхности которой происходит накопление заряженных частиц. Внутри корпуса из изолированного материала находятся два ролика, соединенных между собой диэлектрической лентой. Изначально она была выполнена из шелка и резины, а впоследствии заменена цепью.

Нижний ролик имеет заземление и соединение с малой сферой, также у него есть привод для вращения. Верхний ролик через металлическую щетку соединен с большой сферой.

По мере вращения нижнего ролика происходит ионизация воздуха с последующим переносом заряженных частиц к верхнему ролику. Через металлическую щетку поток ионов переносится на поверхность большой сферы, где накапливается в виде электростатического заряда.

Мощность генератора Ван де Граафа ограничена коронным разрядом, создающим светящуюся оболочку вокруг заряженного электрода.

Где применяется генератор

Изначально устройство применялось для разгона заряженных частиц, но со временем появились более совершенные ускорители, и необходимость в нем отпала. В настоящее время опыты с генератором Ван де Граафа ставятся в основном для моделирования процессов, происходящих во время грозовых разрядов.

В современных школах это устройство является стандартным оборудованием физических кабинетов. На территории бывшего СССР генератор не выпускался. В школах для опытов использовалась электрофорная машина Вимшурста, которая была впоследствии названа «Разряд».

Способность генератора издавать разряды используется в различных шоу-программах и цирковых трюках. Он может создавать поле, удерживающее в воздухе небольшие предметы, а мощный заряд позволяет работать электрическим приборам вдали от источника электричества.

Меры предосторожности

Как любое устройство, создающее высокое напряжение, генератора Ван де Граафа требует мер предосторожности при работе с ним. Разряду неважно, где возникать: между разнополярными электродами или между заряженным электродом и телом человека. Достаточно существенной разницы в потенциалах. Поэтому при работе с генератором человек должен находиться на резиновом коврике, чтобы его потенциал оставался нейтральным по отношению к накопленному заряду.

Если человек будет находиться на полу, тем более на влажном, то он станет отличным проводником для передачи заряженных частиц земле, и через его тело пройдет разряд величиной в несколько тысяч, а может, и миллионов вольт. Единственное, что может позволить человеку остаться в живых — это малая сила тока.

Люди, имеющие кардиостимуляторы, не должны приближаться к генератору. Электронные приспособления, такие как часы, сотовые телефоны, могут давать сбой в работе. Поэтому перед началом экспериментов нужно оставить их в стороне.

Перед началом работы

Элементы генератора, такие как ленты, шкивы, сфера, притягивают к себе пыль, как магнит. Перед началом работы нужно очистить механизмы. Для этого нужно снять большую сферу и влажной тряпочкой протереть детали устройства. Если накопленный заряд не позволяет избавиться от пыли, то можно применить спрей-антистатик для волос.

Самое важное, что нужно сделать до начала вращения генератора — это убедиться в заземлении малого электрода. Иначе разряд будет бить в объект, обладающий большей массой, то есть в человека.

Из чего собрать генератор в домашних условиях

Теперь, когда принцип действия генератора Ван де Граафа известен, можно самостоятельно собрать действующую модель для домашних экспериментов. После небольших испытаний выяснилось, что для получения заряженных частиц лучше всего подходит труба ПВХ для водопровода. Если ее потереть синтетическим материалом, то появившийся в ней заряд позволят притягивать мелкие бумажки, отклонять струю воды, падающей вниз. Поэтому ПВХ-труба станет источником заряженных частиц.

А что будет переносить электроны на сферу генератора? Опыты показали, что лучше всего подходит медицинский бинт Мартенса. Он состоит из полиэстера, латекса и хлопчатобумажной ткани.

Теперь, когда определились с основными рабочими частями, составляется полный список необходимых материалов:

1. Большая металлическая сфера. Она изготавливается из двух крупных салатниц, продающихся в ближайшем гипермаркете.
2. Труба ПВХ. Потребуется 2 отрезка разного диаметра. Первый станет корпусом генератора, а второй нужно подобрать таким образом, чтобы он плотно надевался на шкив, соединенный с приводом.
3. Верхний шкив. Можно использовать любой подходящий предмет, на котором бы держалась лента, не соскакивая. Например, старую втулку от велосипедного колеса или большую пластиковую катушку с бортами.
4. Отрезок медного многожильного провода. Из него будут изготовлены щетки, снимающие и передающие заряд.
5. Маломощный электродвигатель. Потребуется для вращения нижнего шкива. Однако если есть желание, то привод можно сделать ручной.
6. Металлические планки для опоры генератора, а также для фиксации шкивов на ПВХ трубе.
7. Металлический половник. Будет выступать в роли малого электрода.

Сборка генератора Ван де Граафа своими руками

Когда все материалы подготовлены, можно приступить к изготовлению:

1. Из металлических планок сделать прямоугольную основу для генератора. Ее нужно выполнить в форме квадрата. Размеры должны обеспечивать устойчивость конструкции. Также нужно предусмотреть крепление под электродвигатель.
2. Закрепить на валу электродвигателя нижний шкив. Рабочая поверхность его должна быть закрыта куском ПВХ трубы, который отрезается по ширине бинта Мартенса.
3. Закрепить на платформе электродвигатель таким образом, чтобы шкив находился по ее центру.
4. Над шкивом прикрепить в вертикальном положении трубу ПВХ диаметром 150 мм. По длине она должна быть 50-60 см. Чтобы было легко снимать и надевать ленту, на трубе нужно сделать осевой вырез шириной 4-5 см.
5. На верхнюю часть вертикальной трубы нужно установить второй шкив. Делается это с помощью крепежных скоб.
6. Изготовить из салатниц сферу. Для этого на одной из них вырезать в нижней части отверстие точно по диаметру трубы. К этой же салатнице по периметру нужно припаять несколько скоб, которые будут удерживать вторую половину.
7. Сделать щетку из многожильного провода. Для этого снять изоляцию на отрезке 2-3 см и развести пучок на отдельные провода. Щетку одним концом нужно закрепить так, чтобы она касалась верхнего шкива, а другой конец нужно припаять к сфере.
8. Чтобы из половника сделать электрод, нужно соединить рукоятку с металлической основой генератора и выполнить заземление. Ручку надо изолировать. Для этого подойдет та же ПВХ труба небольшого диаметра.

Прототипы генератора Ван де Граафа на фото столетней давности мало отличаются от устройства, сделанного своими руками. Теперь, когда прибор полностью готов, можно приступать к опытам.

Генератор Ван де Граафа своими руками

Это инструкции о том, как я построил Генератор Ван де Графа своими руками из некому ненужного мусора. Вот он на рисунке:

Итак, первое, что нужно сделать, это собрать все необходимые компоненты. Они включают в себя: 1 карандаш, два старых высохших пасты, кусок трубу ПВХ, одна мертвая лампочка, длинный кусок резинки, скрепка, алюминиевая фольга, скотч, один маленький двигатель от игрушки, девятивольтовая батарея, и немного провода, ну и основание – деревянная дощечка. Все видно на фото:

Первым шагом на ваших действий станет сверления отверстия под трубку в основании основания. Нужно взять дрель с перьевым сверлом нужного диаметра, чтобы ПВХ трубка плотно входила.

Следующее,  вы делаете два сквозных отверстия через обе стороны трубки. Расстояние между отверстиями такое, чтобы при вставке пасты и натягом между пастами резинки так чтоб резинка была слегка натянута. Убедитесь, что резинка сидит не слишком туго иначе она будет остановить двигатель.

 

Затем делаем еще два отверстия в трубке. Первое отверстие должны быть просверлено чуть выше первого на той же оси.

Второе отверстие должно быть прямо перпендикулярно нижнему. Внимательно посмотрите на фото :

Теперь необходимо вытащить чернила из пасты. Я использовал ленту галстук, как те, которые приходят с мешки для мусора, чтобы очистить пасту. Что используете Вы думайте сами.

Далее вам вырезать кусок пасты по  длине внутренний диаметр труб из ПВХ. Затем возьмите скрепку и вырежьте кусочек достаточной длины, так чтоб кусочек выступал из трубки как минимум на сантиметр. Смотрите фото:  

Как Вы наверное догадались таких валика нам понадобится два. Перед сборкой необходимо собрать диэлектрическую пленку. Она делается из скотча и нашей резинки. Резинка обклеивается скотчем, чтоб клеящие стороны были слеины друг с другом. Можно и не обклеивать полоску скотча, а просто надеть с верху резинку для прижимку к нашим роликам.

Потом возьмем ластик от карандаша и соберём нашу конструкцию как показано на рисунке ниже. Для надежности соединения супер клеем вал мотора приклеивается к ластику и скрепке.

Следующим шагом будем добавить щетки, которые собирают заряд. Нижняя кисть, как показано на картинке слева проходит через отверстие в нижней части, конечик проволоки должен быть размохрён. Вы должны убедиться, что кисти близки к резинке, но не должны прикосаться к ней. Верхняя кисть, как показано на рисунке справа проходит через верхнее отверстие. 

Следующий этап и финал — обклеиваем сгоревшую лампочку куском алюминиевой фольги. Ключевую роль в обеспечении алюминиевого проводини больше заряда для того чтобы собрать его как можно больше. Потом к этой фольге на лампе подключаем верхний провод и нашу лампу-электрод вставляем на верх всей конструкции. Ну, вот что вы теперь знаете, как построить самим генератор Ван де Графа.

Вот и всё! Ну а теперь можно по играться со статическим электричеством

Для справки:

Принцип действия генератора Ван де Граафа очень похож на принцип работы машины Вимсхурста, но вместо вращающихся дисков в ней используется движущийся ремень на двух шкивах. Ремень электризуется от трения о нижний шкив (в больших машинах на него подают дополнительно напряжение от высоковольтного источника, в маленьких хватает трения), а на верхнем конце ремня заряд снимается и накапливается на поверхности шара. Большие генераторы Ван де Граафа способны развивать напряжения в миллионы вольт и имеют в высоту несколько метров.

Для умелых рук

Электростатический генератор. Генератор высокого напряжения Ван-де-Граафа может вырабатывать напряжение 400 000 В при токе 23 мкА. Благодаря этому, кроме электрической искры можно показывать такие интересные опыты, как движение «искусственного спутника» и «летающей тарелки» (из тонкой алюминиевой фольги) по орбите вокруг электрода высокого напряжения, электризация человеческого тела, когда волосы «встают дыбом» и т. д.

 

Электродвигатель М (рис. 16.8) через шкив 1 приводит в движение резиновый ремень (носитель электрических зарядов) 2, а также верхний шкив 3. Возникающая во время работы генератора разность потенциалов между верхней 4 и нижней 5 щетками возрастает до тех пор, пока не возникнет искра между верхним 6  и нижним 8 электродами.

Конструкция. Шкивы 1,3 должны быть выполнены из хорошего диэлектрика (лучше из пластмассы), при этом верхнее колесо дополнительно покрывается мягкой лентой (полиэтиленовой пленкой), а нижнее — алюминиевой фольгой. Если нужно, чтобы верхний электрод нес положительный заряд, а нижний — отрицательный, то следует поменять покрытия шкивов. Щетка коллектора 4 размещена в верхней точке шкива 3, нижняя щетка 5 должна быть соединена с металлическим заземленным основанием 7.

Верхний электрод 6 выдавлен из тонкой алюминиевой пластинки. Здесь также можно применить готовые изделия (кухонная посуда). Нижний электрод 8 представляет собой гибкий провод в изоляции, заканчивающийся, например, металлическим пустотелым шариком или же деревянным (пластмассовым) шариком, оклеенным металлической фольгой (станиолем). Он соединен с металлическим корп у-сом подставки устройства. Колонка 9 — диэлектрическая трубка (лучше из пластмассы), закрепленная снизу и соединенная с металлическим основанием 7 пластмассовым кольцом 10.

Рис. 16.8. Схема генератора Ван-де-Граафа.

 

Лента 2 (размерами 0,6х75х 1243 мм) сделана из латексной резины (рис. 16.9). Склеиваемые участки зачищают наждачной бумагой и, намазав резиновым клеем, оставляют для просушки под грузом в течение 4 … 8 ч. Поверхности верхнего и нижнего электродов должны быть отполированы. Нижний шкив 1 со стороны электродвигателя защищен приклеенным пластмассовым диском и запрессован на валу. Электродвигатель переменного или постоянного тока мощностью 100 … 150 Вт с частотой вращения вала до 5000 мин^-1, рабочая частота вращения 2000 … 4 000 мин^-1. При такой скорости микроамперметр, включенный, как показано на рис. 16.8, должен показывать ток 22…23 мкА. Нижнюю щетку 5 следует закрепить так, чтобы расстояние между краем медной сетки и лентой составило 1,6 мм. Верхняя щетка находится под верхним шкивом.

Все части генератора должны быть сухими, так же как и воздух в помещении. Для просушивания генератора используют малогабаритную сушилку для волос. Чтобы показать, как влажность воздуха влияет на работу генератора, приведем пример: при частоте вращения вала 4000 мин^-1 и относительной влажности около 70% ток едва достигает 7 мкА.

Применение. Несколько примеров практического использования генератора даны на рис. 16.10: а — электрическая искра длиной 330… 380 мм, б — движение по орбите моделей «искусственного спутника» или «летающих тарелок», в — модель ионолета (космического корабля с ионным двигателем), вращающегося вокруг оси, установленной на верхнем электроде, г — отталкивание кусочков бумаги («электрический ветер»), д — электризация человеческого тела (волосы «встают дыбом»), е — различные зрительные эффекты (в цилиндре из пластмассы, закрытом с обоих концов алюминиевыми крышками, находятся пробки, покрытые графитом).

Рис. 16.9 Конструкция генератора Ван-де-Граафа.

 

Если к верхнему электроду подсоединить несколько кусочков ниток и приблизить руки, то нитки «встанут дыбом» и обовьются вокруг пальцев. Интересны опыты, проводимые в темноте.

Для получения большего напряжения можно последовательно соединить два одинаковых генератора.

Для различных опытов с генераторами удобно применять лейденскую банку (рис. 16.11). Пластмассовый кухонный сосуд емкостью 1 л обклеивают металлической фольгой до 2/3 ее высоты снаружи, внутри и внизу. Через пластмассовую крышку пропускают латунный провод диаметром 3 мм и соединяют его гибким многожильным проводом с фольгой на дне сосуда.

Верхний электрод высоковольтного генератора соединяют с верхним электродом банки автомобильным кабелем высокого напряжения. Снаружи фольга, покрывающая банку, должна касаться металлического корпуса генератора или контакта «земля» (рис. 16.11).

Чтобы разрядить лейденскую банку безопасным способом, применяют замыкатель (рис. 16.11), сделанный из латунной проволоки диаметром 3 мм с ручкой из пластмассовой трубки диаметром 6 мм. Рукой можно держаться только за ручку. Ни в коем случае нельзя касаться проволоки.

Во всех опытах заземляющий зажим (типа «крокодил») генератора должен быть подключен к водопроводной трубе, трубе центрального отопления, проводу, соединенному с массивным металлическим предметом, закопанным в землю.

Малогабаритный электростатическим генератор с напряжением 100 000 В. Верхний электрод 6 (рис. 16.9) сделан из большой алюминиевой кастрюли или другой посуды с завинчиваемой или вставляемой крышкой. Колонка 9 из диэлектрика (пластмассы) имеет диаметр 22 … 25 и высоту 100 мм. Для крепящего кольца 10 можно использовать дерево размерами 35… 25×8 мм. Лента для зарядов 2 — мягкая резина 15×290 мм. Основание выполнено из небольшой алюминиевой миски, перевернутой вверх дном. Диаметр верхнего / и нижнего 3 шкивов — 10; ширина 20 мм. Щетки 4 и 5 изготовлены из бронзовой или медной сетки с ячейкой 10 X 16 мм. Электродвигатель М — высокооборотный постоянного тока 4,5…6 В (можно игрушечный), источник питания — батарея или однопол упер йодный выпрямитель. Нижний шкив 1 насажен непосредственно на вал электродвигателя. Подшипники для вала верхнего колеса 3 могут иметь две выемки, сделанные в верхнем торце колонки 9.

Заметим, что напряжение сильно зависит от формы верхнего электрода. В первом приближении оно составляет 30 000 В на каждые 25 мм его диаметра в месте наименьшей кривизны. Если требуется достаточно высокое напряжение, применяют гладкие шарообразные электроды большого диаметра.

Рис. 16.10. Примеры опытов с генератором (см. рис. 16.9).

Рис. 16.11 Упрощенный генератор Ван-де-Граафа с небольшой лейденской банкой и замыкателем.

 

Смотрите также:
Получение радиантной энергии
Базовый генератор « радиантной энергии »
Атмосферное электричество
Электростатическая индукция

 

Ускорители. — 1962 — Электронная библиотека «История Росатома»

Закладок нет.

 

 

Обложка123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556 пустая557558559560Обложка – 12 – 34 – 56 – 78 – 910 – 1112 – 1314 – 1516 – 1718 – 1920 – 2122 – 2324 – 2526 – 2728 – 2930 – 3132 – 3334 – 3536 – 3738 – 3940 – 4142 – 4344 – 4546 – 4748 – 4950 – 5152 – 5354 – 5556 – 5758 – 5960 – 6162 – 6364 – 6566 – 6768 – 6970 – 7172 – 7374 – 7576 – 7778 – 7980 – 8182 – 8384 – 8586 – 8788 – 8990 – 9192 – 9394 – 9596 – 9798 – 99100 – 101102 – 103104 – 105106 – 107108 – 109110 – 111112 – 113114 – 115116 – 117118 – 119120 – 121122 – 123124 – 125126 – 127128 – 129130 – 131132 – 133134 – 135136 – 137138 – 139

просто и быстро даже для новичков

Начало XX века поставило ученых перед необходимостью искать способы получения и накопления огромного количества электрической энергии, достаточной для запуска массивных машин и механизмов. История сохранила сведения о многочисленных исследованиях и научных разработках, одни из которых были откровенно неудачными, а другие, напротив, заставили говорить о себе с точки зрения научного и практического интереса. Среди последних – труды Роберта Ван де Граафа, создавшего электростатический генератор с уникальной конструкцией. Несколько миллионов вольт электрической энергии – более чем достаточно, тем более что речь идет о 30-х годах прошлого столетия, когда мир сотрясали громкие военные и революционные катаклизмы, сдерживающие развитие науки. Некоторое время изобретатель пожинал плоды своей славы, а его генератор нашел широкое применение в качестве линейного ускорителя. Но уже спустя непродолжительное время на смену громоздкому устройству пришли более компактные и мощные модели, отодвинув свой прототип на задний план истории и практической физики.

Позже изобретение Ван де Граафа было названо его именем и даже нашло свое скромное практическое применение – демонстрация опытов по ускорению частиц и накоплению электроэнергии. А заложенные изобретателем основы были использованы в качестве базы для усовершенствования ускорителей с целью их практического применения.

Принцип действия и особенности генератора Ван де Граафа

Основа генератора Ван де Граафа – две сферы, на которые подаются положительный и отрицательный заряды. Два вращающихся валика служат основой для диэлектрической ленты, соединенной в кольцо. Верхний валик изготовлен из диэлектрика, нижний – из заземленного металлического сплава. Возле валиков расположены электроды в виде щеток, один из которых замкнут на внутреннюю часть сферы, а другой подсоединен к источнику сравнительно высокого напряжения.

Принцип действия генератора Ван де Граафа понятен даже школьнику. Вращение ленты, натянутой на валики, запускает устройство в работу. Нижний электрод, получающий ток высокого напряжения, ионизирует воздух и создает положительные ионы, которые прилипают к движущейся ленте и накапливаются на ней. Действуя по принципу транспортера, лента доставляет положительно заряженные частицы в верхнюю часть устройства, где их снимает щеточный электрод. С его помощью накопленные положительные заряды перебрасываются на внутреннюю поверхность одной из сфер, где происходит их дальнейшее накопление.

Одновременно на другой сфере накапливаются отрицательно заряженные частицы. Как только количество положительных и отрицательных зарядов достигает критического уровня, возникает электрический разряд. Его величина напрямую зависит от длительности работы и геометрических параметров устройства. Так, лично Ван де Грааф сумел получить от своего изобретения около 7 млн вольт энергии, построив достаточно внушительное по размерам устройство, впечатлившее современников изобретателя. Модели, которые сегодня украшают школьные лаборатории, дают несколько сотен вольт. Этого вполне достаточно для демонстрации достоинств изобретения, научившегося собирать и накапливать заряженные частицы из окружающей среды.

Генератор Ван де Граафа своими руками: необходимые материалы и последовательность сборки

Для сборки генератора Ван де Граафа своими руками потребуются следующие материалы:

• Обычный карандаш;
• Старая паста;
• Отрезок трубы ПВХ;
• Перегоревшая лампочка;
• Длинный отрезок резинки;
• Алюминиевая фольга и скотч;
• Батарея на 9 вольт;
• Деревянная дощечка небольшого размера в качестве основы.

Чтобы собрать генератор Ван де Граафа, необходимо соединить все перечисленные материалы и приспособления следующим образом:

• В деревянной доске делается отверстие под ПВХ трубку. Для точного выполнения отверстия стоит использовать дрель с перьевым сверлом подходящего размера.
• Через трубку делается два сквозных отверстия. Они необходимы для размещения и натягивания резинки. Расстояние между отверстиями должно быть таким, чтобы резинка находилась в натянутом состоянии, но не затормаживала работу генератора своим затрудненным вращением.
• В трубке дополнительно делается два отверстия: первое – чуть выше предыдущего на той же оси, второе – в перпендикулярном направлении по отношению к нижнему.
• Из старой застывшей пасты вырезается кусок, подходящий под диаметр трубки ПВХ и выступающий из нее не более чем на 1 см. Первый валик готов.
• Аналогичным образом изготавливается второй валик.
• Собирается диэлектрическая пленка. Ее можно сделать из скотча и резинки: обклеить резинку липкой лентой или просто наложить ее сверху, чтобы прижать к роликам.
• Конструкция миникопии электростатического генератора Ван де Граафа готова к сборке. Для надежности крепления отдельных деталей допускается использовать суперклей.
• Остается добавить щетки для сбора заряженных частиц и их перенаправления внутрь сферы. Нижняя щетка проходит через отверстие в нижней части устройства, верхняя зафиксирована выше. Обе щетки должны находиться близко к резинке, собирающей и транспортирующей заряд, но не касаться ее.
• Старая неработающая лампочка обклеивается алюминиевой фольгой. К металлической поверхности получившейся сферы подключается верхний провод, после чего лампа в фольге фиксируется в верхней части конструкции.

Устройство готово к тестированию и эксплуатации в качестве накопителя статического электричества. Рекомендуется испытывать и демонстрировать его, стоя на резиновом коврике, чтобы избежать поражения током.

Как сделать генератор Ван де Граафа своими руками

Американскому физику Роберту ван де Граафу довелось родиться и творить на стыке двух великих научных эпох – электричества и ядерной физики. Созданный им в 1929 году генератор, вошедший в историю под его именем, предназначался для первых физических ядерных исследований в качестве ускорителя частиц. Спустя всего два года, установка выдавала разряды мощностью до 7 млн. вольт.

Принцип действия генератора Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа — один из первых линейных ускорителей. Тем не менее воспроизвести его действующую модель по силам любому, кто хоть немного разбирается в электротехнике.

Генератор состоит из двух сфер, на которые подаются положительные и отрицательные заряды, диэлектрической закольцованной ленты, натянутой на 2 вращающихся валика (верхнего и нижнего), двух электродов в виде щеток, расположенных около валиков, причем верхний электрод замкнут на внутреннюю поверхность сферы, а нижний соединен с источником высокого напряжения.

Устройство начинает работать с вращением ленты, натянутой на валики. Верхний валик изготовлен из диэлектрического материала, а нижний – из металла с заземлением. Верхний электрод соединен с металлической сферой, а нижний, связанный с источником высокого напряжения, ионизирует окружающий воздух и создает положительные ионы, «прилипающие» к движущейся ленте.

Она, подобно транспортеру, «доставляет» положительные заряды «наверх», где с валика их снимает щеточный электрод, перебрасывая на внутреннюю поверхность сферы, где заряды накапливаются.

Одновременно на другой сфере происходит накопление отрицательных зарядов. Как только накопленный потенциал достигает критического уровня, происходит электрический разряд.

На заре ядерной эпохи генератор Ван де Граафа какое-то время использовался в качестве линейного ускорителя частиц. Но его активная научная «карьера» продолжалась недолго. Очень скоро появились ускорители нового поколения, несоизмеримые по мощности и возможностям со своим предшественником.

Однако в отличие от своих «ровесников», электротехнических устройств середины прошлого века, списанных в утиль, генератор Ван де Граафа ведет довольно активную жизнь. Из ведущих исследовательских центров он перебрался в школьные физклассы и институтские лаборатории, став, к примеру, незаменимым учебным пособием для моделирования природных разрядов в газовой среде.

Пожалуй, одним из самых известных опытов носит название «волосы дыбом». Для этого нужно встать на резиновый коврик или деревянную доску и прикоснуться к включенному генератору Ван де Граафа. Обладателей пышной шевелюры ждет сюрприз, достойный снимка с последующим размещением в Instagram.

Генератор Ван де Граафа своими руками

В нем воплощен известный тезис: «Все гениальное просто». В YouTube и на интернет-сайтах можно встретить десятки вариантов действующих генераторов Ван де Граафа, изготовленных руками умельцев из абсолютно доступных подручных материалов – карандашей, обрезков водопроводных труб ПВХ, резинок, канцелярских скрепок, батареек, электродвигателей от игрушек, скотча, проводов и т. д. Данный перечень ограничивается лишь фантазией и квалификацией изобретателей.

Наиболее доступным является вариант с обрезком трубы ПВХ, внутри которого на осях крепятся вращающиеся валики, соединенные между собой прочной лентой. Для установления осей необходимо с помощью разогретого паяльника вверху и внизу проделать параллельные отверстия.

Перпендикулярно к нижней оси проделывается еще одно отверстие для щетки. Нижний валик и щетка соединяется с электромотором. В качестве сферы можно задействовать использованную банку из-под газировки емкостью 0,33 л. К стороне, обращенной внутрь трубы, прикрепляется щетка для снятия положительного заряда. После этого конструкция собирается. Все, можно запускать. Через пару минут следует поднести банку-сферу к струйке воды, и она под действием магнитного поля слега отклонится. Что и требовалось доказать.

Безопасность генератора Ван де Граафа

Предупреждение: Эта статья посвящена типичным коммерчески доступным настольным генераторам Ван де Граафа, обычно рассчитанным на напряжение не более 500000 вольт (сферы или купола размером не больше баскетбольного мяча) . Существуют более крупные модели, изготовленные по индивидуальному заказу, с гораздо более высоким напряжением, в основном в музеях и частных домах. Большие генераторы, изготовленные по индивидуальному заказу, способны генерировать гораздо более длинные и мощные искры, чем те, которые я описываю здесь, и поэтому я не могу поручиться за их безопасность. Также важно отметить различие между генераторами Ван де Граафа и катушками Тесла . В отличие от VDG, катушки Тесла могут быть очень опасными в эксплуатации. Катушки Тесла производят непрерывную дугу, «повышая» бытовое напряжение переменного тока через трансформатор. Следовательно, дуга катушки Тесла может вызвать поражение электрическим током пользователя, если дуга одновременно подключится к компоненту 110 В и человеку, использующему его. Искра VDG никак не связана электрически с источником питания 110 В и, кроме того, представляет собой мгновенный разряд, неспособный проводить постоянный бытовой переменный ток. Генераторы Van De Graaff: высокое напряжение, но безопасные Хотя напряжения, возникающие в сферических зарядах и искрах генератора Ван де Граафа, высоки — более 400000 вольт для более крупных серийно выпускаемых моделей — они, как правило, очень безопасны в использовании даже с маленькими детьми. Эти машины используются в учебных классах, университетах, музеях и лабораториях с 1930-х годов, при этом не известно ни о каких случаях травм детей или взрослых в результате их использования. Помните, что человеческое тело может выдержать до 20 000 вольт заряда, если просто постучать ногой о ковровое покрытие! Искры VDG — это просто «усиленные» версии тех, которые вы видите сухим зимним днем ​​при прикосновении к дверной ручке.С учетом сказанного, есть несколько мер предосторожности, о которых следует помнить всем, кто использует или демонстрирует эти машины. Большие искры VDG могут повредить! Любой, кто приблизится к работающей машине Van De Graaff, получит несколько искр, так что будьте готовы к этому! Для большинства людей получение искры — часть удовольствия от эксплуатации этих машин. Более крупные искры от генераторов большего размера могут быть несколько болезненными, особенно если они попадают на голую кожу.В худшем — такое ощущение, что тебя бьют линейкой. Боль бывает кратковременной и быстро проходит. Многочисленные повторяющиеся искры на одном и том же участке кожи могут снова вызвать покраснение, как если бы вас сильно ударили линейкой. Искры большего размера также могут вызвать небольшое подергивание мускулов рядом с местом искры. Сторона большого пальца ладони и предплечье, как правило, наименее болезненное место для получения искры VDG. Вы можете получить самые большие искры, поднося к сфере VDG большой металлический шар, например, миксерную чашу.Эти разряды вызовут в руке ощущение шока, когда заряд протекает через ваше тело, даже если искра не контактирует напрямую с кожей. Ограничить использование VDG здоровыми людьми Хотя не было никаких известных случаев, когда искры VDG вызывали проблемы у людей с проблемами со здоровьем (и нет никакого известного способа, которым эти искры могли бы вызвать медицинские проблемы), я настоятельно рекомендую всем, у кого есть кардиостимулятор, инсулиновая помпа, слуховой аппарат или электронные устройства медицинского назначения, а также лица, склонные к проблемам с сердцем, нервным расстройствам или судорогам, избегают работающего генератора Ван де Граафа. Электронное устройство безопасности Единственная реальная опасность, которую представляет VDG, — это электронные устройства, включая все, что связано с электронными микросхемами или печатными платами: сотовые телефоны, камеры, часы, компьютеры, часы, слуховые аппараты, гарнитуры, флэш-накопители и т. Д. Даже небольшая искра может разрушить электронный компонент. По этой причине вы должны убедиться, что любой, кто приближается к машине, не оставил на безопасном расстоянии все свои устройства. Даже если это может показаться чрезмерным, я обычно рекомендую держать все электронные устройства на расстоянии не менее 20 футов на всякий случай. Другой проблемой, вызывающей беспокойство, являются проводные электронные устройства, такие как компьютеры, телевизоры, модемы, маршрутизаторы или телефоны, подключенные к той же цепи, к которой подключен двигатель генератора. Искры и разряды будут влиять на цепь , особенно если она не заземлена должным образом. У меня были некоторые из моих компьютеров, маршрутизаторов и кабельных модемов (в отдельной комнате), которые включали / перезагружали (но, к счастью, не были повреждены) из-за эффектов работы большого VDG в той же домашней цепи. Следовательно, я бы очень опасался запускать VDG в той же электрической цепи, что и компьютеры, сетевое оборудование или любые другие чувствительные устройства. Искровые перенапряжения могут распространяться на большие расстояния, и, по сути, большая искра VDG при прямом контакте с электрической цепью будет похожа на импульс от ближайшего удара молнии. К сожалению, я не знаю какого-либо надежного способа уменьшить эту опасность, кроме использования длинного сверхмощного удлинителя для выделенного бензинового генератора вне помещения для питания VDG, держа шнур питания на расстоянии не менее пары футов от других шнуров и проводов. .Вам не понадобится большой генератор для питания ВДГ, самого маленького будет более чем достаточно. Опять же, я не знаю ни одного случая, когда VDG был бы вовлечен в повреждение соседних устройств, но, исходя из моего домашнего опыта, я считаю, что это серьезная проблема. Даже с учетом дополнительных затрат и хлопот использование газогенератора и длинного удлинителя для работы вашего VDG может быть хорошей страховкой от ответственности. Например, я бы не хотел отвечать за поджаривание маршрутизаторов и коммутаторов корпоративной сети! Избегать искр ВДГ; трюк с «приподнятыми волосами» Использование заземленной разрядной трубки для создания искр (подключенной к клемме на базе VDG, присутствует на большинстве более крупных моделей) не позволит пользователю почувствовать разряды.Выполняя знаменитый трюк с «дыбом» с более робким зрителем, вы должны выключить генератор и разрядить сферу, прежде чем позволить добровольцу коснуться ее. Как только они возьмутся за сферу, вы можете включать и выключать генератор короткими очередями, чтобы медленно накапливать заряд. После того, как волосы объекта полностью растянуты, вы можете выключить генератор, хотя заряд будет медленно уходить, пока генератор выключен. Если вы оставите устройство включенным, эффект будет гораздо более выраженным, но искры могут начать прыгать от тела добровольца на близлежащие объекты и / или пол.Обычно это не очень болезненно, но человек их почувствует. Если доброволец оторвет руку от сферы генератора, когда она работает на полном наклоне, в него начнут искры! Прежде чем объект оторвется от сферы, вы можете выключить генератор и разрядить сферу с помощью палочки, чтобы искры не попали на добровольца.

VAN DE GRAAFF GENERATOR FAQ

Машина VDG чем-то похожа на аккумулятор. У всех VDG есть положительный терминал и отрицательный терминал, как показано выше.Однако большинство настольных у моделей отсутствует второй мяч. Вместо шара у них проволока, подключает базу генератора к земле. Даже заземленный базовый тип генератора на самом деле имеет две сферы. Один маленький и металлический, а другой — 8000 миль в поперечнике. Если один конец генератора подключен на землю, тогда вся земля становится второй клеммой генератора.

Аккумуляторы и машины VDG действуют как зарядные насосы. Однако VDG — это отличается от аккумулятора в одном важном отношении.Батареи производят постоянную напряжение с переменным током, в то время как VDG вырабатывают постоянный ток с переменное напряжение. VDG похож на батарею, но поведение ее напряжение и ток меняются местами, и все работает в обратном направлении. Если мы закорачиваем аккумулятор, получаем электрическую перегрузку. При коротком замыкании в соединительных проводах аккумулятора появляется большой ток, при этом напряжение АКБ остается прежним. VDG противоположен: перегрузить VDG, вы не замыкаете его, вместо этого вы запускаете его с разомкнутой цепью без подключена электрическая нагрузка.Когда вы перегружаете VDG, вы получаете очень большой напряжение, но ток VDG остается прежним. VDG любит закоротить, но при разомкнутом контуре работает сильно. Батарея наоборот: нравится должен быть разомкнут, но при коротком замыкании может работать очень сильно.

Батареи могут производить большие токи, в то время как машины VDG могут производить большие токи. напряжения. Автомобильный аккумулятор рассчитан на 12 вольт, а когда нагрузка подключенный к нему, аккумулятор может создавать любое значение тока между нулем и 500 ампер или около того. Маленькая машина VDG может быть оценена в 50 ток в микроампер и, в зависимости от электрической нагрузки, может производить любой напряжение от нуля до 100 000 вольт.

Машины VDG также отличаются от обычных катушечных / магнитных электрических. генераторы. Генератор катушки / магнита накачивает заряд, перемещая магнитный поле через заряженный проводник. Это может показаться волшебным, с невидимыми магнитными полями, вызывающими электрическую накачку, которая создает невидимые электрические токи. Станок ВДГ — это намного больше приземленный.Он использует механический ремень для захвата заряда и физически тащить его за собой. Генератор катушки / магнита использует сложные Физика Максвелла / Эйнштейна для накачки заряда, в то время как машина ВДГ больше похожа на водяное колесо 16 века.

---

Q: ОТКУДА ПРИБЫЛИ МАШИНЫ VDG?

А:

Машина VDG была изобретена в 1920-х годах Робертом Ван де Граафом из Массачусетского технологического института. студент-физик, которого вдохновили большие необъяснимые искры, произведенные промышленный печатный станок.Когда бумага в прессе прошла слишком высоко скоростные ролики, и бумага, и сам печатный станок по металлу стали электрифицирован. Первая машина Роберта была несколько футов высотой и сделана из металлические банки. В последующие годы его большая «профессиональная» версия была ?????? футов высотой, со сферами, которые были ???? футов в поперечнике.

У Музея науки есть краткая историческая страница.

---

Q: ДЛЯ ЧЕГО ПОДХОДИТ МАШИНА VDG?

О: Да, вы можете использовать VDG, чтобы поднять волосы, или выпустить большую искру, чтобы костяшка чересчур доверчивого студента естественных наук.Или вы можете выполнить много трюков и научных демонстраций. Однако у устройств VDG есть много профессиональные приложения. Изначально использовались как блоки питания для ускорителей ранних частиц, используемых в исследованиях радиоактивности. Это было в дни до изобретения циклотрона и линейного устройства. Кольцо ускорителя. Ранние «разрушители атомов» состояли из VDG машина подключена к длинной вакуумной трубке. Машины VDG до сих пор находят применение в исследования физики элементарных частиц, и многие университеты владеют большими машинами VDG заключены в огромные барокамеры, заполненные изолирующим газом.Больше недавно они были заменены машинами VDG «Pelletron», которые используют металлическая / пластиковая цепь, перемещающаяся в вакуумной камере. Большие VDG также используется для питания рентгеновских аппаратов высокой энергии. Если вы хотите лечить рак облучением, сделать рентгеновские снимки локомотивных двигателей или стерилизовать пищу с гамма-лучами вам захочется купить рентгеновский аппарат Ван де Граафа генератор.

Ближе к дому его использование в образовательных целях. Машина Ван де Граафа — это отличный прибор для изучения электростатики, науки о напряжении и электрический заряд.Да, батарейки для фонариков подходят для изучения электричества. ток и схемотехника. Но если вы хотите исследовать только напряжение, тогда приобретите себе электростатический генератор ВДГ.

---

В: НЕ ГЕНЕРИРУЮТ «СТАТИЧЕСКОЕ» ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

О: Да и нет. Машина VDG является источником постоянного тока. Это генерирует небольшой, почти непреодолимый электрический ток, и если это ток заблокирован, очень высокий уровень напряжения или «электрическое давление» будет расти.

«Статическое» электричество — это не электричество, которое статично и неподвижно. Вместо этого «статика» появляется, когда противоположные электрические заряды широко распространены. отделены друг от друга. Но даже это не совсем так, поскольку батареи и генераторы катушечного типа также создают отдельные заряды.

Вот определение лучше: «статическое» электричество — это высокое напряжение. За Например, когда вы потираете голову о воздушный шарик, вы создаете до 50 000 напряжение между воздушным шаром и волосами. В частности, «статика» высокое напряжение при низком (или нулевом) токе. Итак, поскольку машина VDG генерирует высокое напряжение при низком токе, мы МОЖЕМ сказать, что оно генерирует «статический заряд». Лично я предпочитаю избегать использования термина «статическое электричество». возможно, потому что это вводит в заблуждение. Если мы действительно имеем в виду высокое напряжение, тогда мы должны просто сказать «высокое напряжение» и исключить вводящие в заблуждение разговоры «неподвижных зарядов».

---

В: ОБЯЗАТЕЛЬНО ТРЕБУЕТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ?

А:

Нет, так же легко собрать генератор Ван де Граафа с ручным заводом.

Я всегда подозревал, что электродвигатель вызывает неправильные представления. Поскольку моторизованная машина ВДГ представляет собой закрытую электрическую коробку, она КАЖЕТСЯ делать что-то загадочное. Чтобы бороться с этим заблуждение, я купил несколько коммерческих комплектов VDG в 1988 году для выставили в Музее науки и модифицировали для ручного проворачивания. Без двигателя и без ничего скрытого, работа становится намного больше очевидно. С тех пор идея стала популярной, и несколько ученых в каталогах теперь продаются станки VDG с ручным приводом для научных работников. сообщество.

---

В: ДОЛЖНЫ ЛИ ГРЕБНИКИ ТРЕЩАТЬСЯ О РЕМЕНЬ?

А:

Нет. Это правда, что гребни действуют как моторные щетки. Однако гребни работают, используя высокое напряжение, чтобы превратить воздух в проводящую корону. Этот невидимый проводящий воздух фактически касается движущихся пояс. Для достижения наилучших результатов отрегулируйте гребни так, чтобы их острые концы были близко к ремню, но не касаясь его. Или еще лучше не догадывайтесь об этом.Вместо этого измерьте выходной ток генератора с помощью микроамперметра. соединены между верхним гребнем и нижним. Тогда просто вручную отрегулируйте расстояние между гребнями так, чтобы сила тока была как можно больше.

---

В: ЗАЧЕМ ВООБЩЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ РЕМЕНЬ?

О: Мне всегда было интересно, для чего нужен пояс. В конце концов, если мы хотим поставить 50 000 вольт на металлической сфере, почему бы просто не купить блок питания на 50 кВ и подключить один провод к шару? Фактически, это сработает нормально.Было бы поднимать волосы, зажигать искры и т. д. (вам может потребоваться предотвратить поражение электрическим током подключив пару резисторов на миллиард Ом последовательно с подключения к источнику питания!) Машины VDG являются нагнетательными насосами, но высоковольтные источники постоянного тока. Напряжение есть напряжение.

Ремень VDG выполняет интересную задачу. Он усиливает напряжение на физически растягивает электронное поле, которое существует между противоположными зарядами. Механизм ремня / роликов принимает противоположные заряды, которые близки вместе, и выплевывает заряды, которые далеко друг от друга.Машина ВДГ — это устройство натяжения силовых линий.

Чтобы получить высокое напряжение, мы должны снять противоположные электрические заряды. материи и разделите их. Для этого нужно потрудиться. Когда VDG в рабочем состоянии на ремень помещается немного заряда. В то же время немного противоположного заряда помещается в соседнюю гребенку. Как пояс Эти противоположные заряды, повернутые вместе, препятствуют движению ремня. Oни притягиваются друг к другу, они «хотят» вместе прыгнуть и воссоединиться. Но пояс раздвигает их, он использует силу, чтобы разделять их все дальше и дальше, затем он кладет заряд на далекую сферу и оставляет противоположный заряд в земле.Если вы когда-нибудь пробовали повернуть ручку VDG машины, вы можете почувствовать, что кривошипу становится немного труднее поворачивать пока машина заряжается. Механическая работа превращается в сохраненную электростатическая энергия при вытягивании положительных и отрицательных зарядов далеко друг от друга. Вы механически заряжаете конденсатор.

Верно, что машины VDG эквивалентны источникам питания постоянного тока высокого напряжения, которые подключается к розетке. Однако небольшие машины VDG могут легко достичь полмиллиона вольт, а блок питания на 500 кВ будет большим, тяжелым и Очень дорогой. И без некоторых резисторов большого номинала для защиты, источник питания постоянного тока на полмегавольт создаст смертельную безопасность опасность. Низкий ток и низкое энергопотребление настольной Van de Graaff машины делают их безопасными для использования студентами, но в то же время они действуют как недорогие источники сверхвысокого напряжения.

---

Q: МОЖЕМ ЛИ МЫ УМЕНЬШИТЬ ВЫХОД, ЧТОБЫ ЗАПУСТИТЬ СВЕТ ЛАМПОЧКИ?

О: Вероятно, это возможно, но я сам не пробовал. Столешница Машина Ван де Граафа вырабатывает один или два ватта электроэнергии.За Например, небольшая машина VDG, вырабатывающая 250 000 вольт при 10 мкА. будет действовать как источник питания постоянного тока на 2,5 Вт. Если бы мы могли сохранить мощность то же самое, но понизить напряжение и увеличить ток, теоретически это мог запустить лампочку фонарика или некоторые двигатели постоянного тока.

Одна возможность: мы могли бы многократно выпрыгивать искры на большой заземленный сфера или миксерная чаша (так что напряжение перед искрой очень высокое) затем мы сломали заземляющий провод и поместили высокочастотный высоковольтный понижающий трансформатор в разрядном тракте. Обратный трансформатор от ТВ-монитор может работать: направьте разрядный ток через стороны напряжения и обратно на землю, затем намотайте несколько витков провода вокруг ферритовый сердечник, и исправьте этот выход низкого напряжения с некоторой высокой скоростью диоды.

Возможно, вам сначала придется использовать осциллограф для измерения переменного напряжения. выходящий из обмотки низкого напряжения; чтобы убедиться, что это несколько вольт и может включить 1,4 В диодного моста. (Если он слишком низкий, намотайте больше витков провода на ферритовый сердечник обратного клапана.) Если вы настроите две сферы, чтобы дать несколько искр в секунду, переменный ток выходит из трансформатор может заряжать конденсатор и зажигать светодиоды. Поскольку сверхяркий красный светодиод работает при 0,02 А x 1,5 В = 0,03 Вт, возможно, вы сможете достаточно ярко мигать большой пачкой светодиодов или даже небольшой лампой накаливания. пилотный свет.

Как научный проект, это показывает, что генераторы «статического электричества» ничем не отличается от любых других источников питания; они просто выкладывают свои электрическая энергия с низким током при высоком напряжении. «Ватты — это ватты» и действительно не имеет значения, высокое или низкое напряжение / ток. Кроме того, действительно не существует такого понятия, как «статическое электричество». В конце концов, обычная цепь постоянного тока работает за счет поверхностных зарядов на проводниках которые создают электрическое поле, которое вызывает токи в проводниках. Ты слышишь Я прав: все цепи повсюду управляются поверхностными зарядами. «Статический электричество «мы знаем, что любовь — это неправильное название, мы должны использовать это больше точное название: «высокое напряжение». Потрите воздушный шарик по волосам, и вы получите ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ с разделением зарядов.

---

В: МОЖЕМ ЛИ МЫ ИЗМЕНИТЬ ПОЛЯРНОСТЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ?

A: Да, в классном ВДГ напряжение поменять местами невозможно. машина. Важная концепция: важны только поверхности, так как «контактная электрификация» и разделение зарядов производятся двумя разные поверхности. Мы можем поменять материал ремня, но это еще проще для изменения поверхностей роликов. Например, если одна поверхность ролика металл, а другой ролик — пластик (полиэтилен, или даже нейлон, или тефлон,) мы могли поменять местами поверхности роликов, но без замены роликов.Временно снимите ремень (используйте перчатки или пальцы, протертые спиртом). Затем закройте пластиковый ролик липкой лентой из алюминиевой фольги, купленной в строительный магазин. Заклейте другой ролик пластиковой лентой, попробуйте черный виниловую ленту для электриков или обмотайте ее белым тефлоном сантехников скотч (закрепите концы крошечной точкой безумного клея.)

См. Также: Пояс, перевернутый полярность

---

Q: ПОЧЕМУ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВКЛЮЧАЕТ МЕНЯ?

A: Ах, вы тоже это поняли? Я задумывался об этом довольно долго, но Затем я в конце концов обнаружил малоизвестную особенность Ван де Граафа машины: они выбрасывают в воздух электрический ток.Обвинение, что движется по резиновой ленте, не останавливаясь только на сфере. Вместо, заблокированный заряд вызывает повышение напряжения на сфере до тех пор, пока заряд-поток может дуть прямо через преграду в воздух. (Или, другими словами, потенциал растет до тех пор, пока не загорится коронный разряд, обеспечивая путь утечки из металла в плазму в воздух.)

Когда вы используете машину VDG в помещении без сквозняков, сфера VDG извергает в окружающий воздух несколько микроампер тока.Этот зарядовый поток следует направлению силовых линий электронного поля и пытается найти путь обратно на землю. Если он перехвачен изоляцией или незаземленные предметы в комнате, эти предметы становятся электрифицированными. Если вы стоите рядом с работающей машиной ВДГ, и если влажность низкая достаточно, чтобы подошва не проводила, тогда ваше тело станет электрифицирован. Когда вы дотрагиваетесь до заземленного металлического переключателя, взрывайтесь!

Решение: возьмите в руку небольшой металлический предмет и коснитесь его. на землю, затем выключите выключатель другой рукой.

Либо так, либо хватайтесь за заземленный провод, когда включаете машину VDG, и никогда не отпускайте этот провод, пока не выключите машину.

Роберт Джемисон Ван де Грааф | Американский физик и изобретатель

Роберт Джемисон Ван де Грааф (родился 20 декабря 1901 года, Тускалуза, Алабама, США — умер 16 января 1967 года, Бостон, Массачусетс), американский физик и изобретатель ван де Ван де. Генератор Граафа, тип высоковольтного электростатического генератора, который служит своего рода ускорителем частиц.Это устройство нашло широкое применение не только в атомных исследованиях, но и в медицине и промышленности.

Проработав какое-то время инженером в Алабамской энергетической компании, Ван де Грааф в 1924 году поехал в Париж, чтобы учиться в Сорбонне. На лекциях Марии Кюри его интересы обратились к атомной физике, и в следующем году он отправился в Оксфордский университет, чтобы проводить исследования в лаборатории ирландского физика Дж. С. Э. Таунсенд. Во время учебы в Оксфорде Ван де Граафф был впечатлен потребностью в источнике энергетических пучков субатомных частиц для изучения поведения атомов. Он придумал идею генератора Ван де Граафа и, вернувшись в Соединенные Штаты в 1929 году, продолжил ее разработку.

Ван де Грааф построил свой первый генератор в начале 1930-х годов. Устройство, которое используется для создания очень высокого электростатического потенциала, зависит в своей работе от нанесения заряда на движущуюся ленту из изоляционной ткани. Этот заряд передается по ленте в гладкую сферическую, хорошо изолированную металлическую оболочку, откуда он удаляется, переходя к металлической оболочке.Оболочка увеличивает потенциал до тех пор, пока не произойдет электрический пробой или пока ток нагрузки не уравновесит скорость зарядки. Машины такого типа, должным образом закрытые, вырабатывают потенциалы около 13 000 000 вольт (13 мегавольт). В родственном устройстве, называемом ускорителем Pelletron, движущийся ремень заменяется движущейся цепочкой из металлических шариков, разделенных изоляционным материалом. Ускоритель Pelletron в Национальной лаборатории Ок-Ридж, штат Теннеси, вырабатывает 25 мегавольт и будет ускорять протоны или тяжелые ионы, которые затем вводятся в изохронный циклотрон для дальнейшего ускорения.

Ван де Грааф стал научным сотрудником в 1931 году и адъюнкт-профессором в 1934 году в Массачусетском технологическом институте (MIT) в Кембридже. В 1946 году он стал соучредителем High Voltage Engineering Corporation (HVEC) для производства своего ускорителя, а в 1960 году он покинул Массачусетский технологический институт, чтобы работать полный рабочий день в HVEC.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Генератор Van De Graaff на Coub

Генератор Van De Graaff на Coub

• Главная
• Горячей
• Случайный

• Подробнее…

  Показать меньше

• Мне нравится
• Закладки
• Сообщества

• Животные и домашние животные

• Мэшап

• Аниме

• Фильмы и сериалы

• Игры

• Мультфильмы

• Искусство и дизайн

• Музыка

• Новости и политика

• Спорт

• Наука и технологии

• Знаменитости

• Природа и путешествия

• Мода и красота

• танец

• Авто и техника

• NSFW

• Рекомендуемые

• Coub of the Day

• Темная тема

Ударение в словах в английском

Ударение в словах в английском

Ударение в словах — это ваш волшебный ключ к пониманию разговорного английского. Носители английского языка естественно используют словесное ударение. Словесное ударение настолько естественно для них, что они даже не подозревают, что используют его. Носители языка, которые говорят по-английски с носителями языка без словесного ударения, сталкиваются с двумя проблемами:

1. Им трудно понимать носителей языка, особенно тех, кто говорит быстро.

2. Носителям языка может быть сложно их понять.

Чтобы понять словесное ударение, нужно понять слога .Каждое слово состоит из слогов. Каждое слово состоит из одного, двух, трех или более слогов.

слово

количество слогов

собака

собака

1

зеленый

зеленый

1

тихий

тихий

—

9000i

оранжевый

or-ange

2

таблица

таблица

2

дорого

ex-pen-sive

3

интересный

in-ter-est-ing 40009

реалистично

re-al-is-tic

4

обыкновенно

un-ex-cep-ion-al

5

Обратите внимание, что (за редкими исключениями) каждый слог содержит как минимум один гласный звук (a, e, i, o или u) или гласный звук .

В английском языке мы не произносим каждый слог с одинаковой силой или силой. Одним словом акцентируем ОДИН слог. Мы говорим один слог очень громко (большой, сильный, важный) и все остальные слоги очень тихо .

Возьмем 3 слова: фотография , фотограф и фотограф . Во время разговора они звучат одинаково? Нет. Потому что мы акцентируем (ударение) ОДИН слог в каждом слове.И это не всегда один и тот же слог. Итак, форма каждого слова отличается.

форма

всего
слога

ударный
слог

PHO TO GRAPH

0009 000 000 GRAPH ER

4

# 2

PHO TO GRAPH IC

4

# 3

ВСЕ 9 или более слов СЛОГИ: УЧИТЕЛЬ, ЯПАН, КИТАЙ, aBOVE, Обращение, ИНТЕРЕСНО, ВАЖНО, ЗАПРОС, etCETera, etCETera, etCETera

Слоги без ударения: слабые или маленькие или тихие . Носители английского языка прислушиваются к ударным слогам, а не к слабым. Если вы используете словесное ударение в своей речи, вы мгновенно и автоматически улучшите свое произношение и понимание .

Старайтесь слышать ударение в отдельных словах каждый раз, когда вы слушаете английский язык — например, по радио или в фильмах. Ваш первый шаг — УСЛЫШАТЬ и распознать это. После этого вы можете ИСПОЛЬЗОВАТЬ!

Есть два очень важных правила словесного ударения:

1. Одно слово — одно ударение. (Одно слово не может иметь двух ударений. Итак, если вы слышите два ударения, вы слышали два слова, а не одно слово.)

2. Ударение всегда ставится на гласную.

Ударение в словах используется не во всех языках. Некоторые языки, например японский или французский, произносят каждый слог с eq-ual em-pha-sis. В других языках, например в английском, используется словесное ударение.

Ударение в словах не является дополнительным дополнением, которое вы можете добавить к английскому языку, если хотите. Это часть языка ! Носители английского языка используют ударение для быстрого и точного общения даже в сложных условиях. Если, например, вы плохо слышите слово, вы все равно можете понять его из-за позиции ударения.

Еще раз подумайте о двух словах: фотография и фотограф . А теперь представьте, что вы разговариваете с кем-то по телефону по очень плохой линии. Вы плохо слышите. Фактически, вы слышите только первые два слога одного из этих слов, фото… Какое слово это, фотография или фотограф? Конечно, со словесным ударением вы сразу поймете, какое это слово, потому что на самом деле вы услышите либо PHOto … , либо phoTO … Итак, не слыша всего слова, вы, вероятно, знаете, что слово это ( ФОТО … график или ФОТО … граф ). Это магия! (Конечно, у вас также есть «контекст» вашего разговора, который может вам помочь.)

Это простой пример того, как словесное ударение помогает нам понимать английский язык. Есть много, много других примеров, потому что мы все время используем словесное ударение, даже не задумываясь об этом.

Есть несколько правил о том, на каком слоге делать ударение. Но … правила довольно сложные! Наверное, лучший способ учиться — на собственном опыте. Внимательно слушайте разговорный английский и постарайтесь развить в себе чувство «музыки» языка.

Когда вы выучите новое слово, вы также должны выучить его ударение. Если вы ведете словарь, сделайте заметку, чтобы показать, на каком слоге делается ударение.Если не знаете, можете поискать в словаре. Все словари дают фонетическое написание слова. Здесь они показывают, какой слог подвергается ударению, обычно с апострофом (‘) всего перед или после ударного слога. (Примечания в начале словаря объяснят используемую систему.) Посмотрите (и послушайте) этот пример для слова пластик . Есть 2 слога. Слог №1 подчеркнут.

пример

фонетическое правописание:
словарь A

фонетическое правописание:
словарь B

PLAS TIC

/

/ ‘plæs tIk /

Есть два очень простых правила относительно ударения в словах:

1. Одно слово имеет только одно ударение. (Одно слово не может иметь двух ударений. Если вы слышите два ударения, вы слышите два слова. Два ударения не могут быть одним словом. Это правда, что в некоторых словах может быть «вторичное» ударение. Но вторичное ударение намного меньше чем основное [основное] ударение, и используется только в длинных словах.)

2. Мы можем ударять только на гласные, но не на согласные.

Вот еще несколько довольно сложных правил, которые помогут вам понять, на что нужно воздействовать.Но не стоит на них слишком полагаться, потому что есть много исключений. Лучше попытаться «почувствовать» музыку языка и естественным образом добавить ударение.

1 Ударение на первом слоге

правило

пример

Большинство двухсложных существительных

PRESent, EXport, CHIna, TAble

9000 PRESent SLENder, CLEVer, HAPpy

2 Ударение на последнем слоге

rule

example

Большинство двухсложных глаголов

to preSENT, to deSENT, to

В английском языке много двухсложных слов, значение и класс которых меняются с изменением ударения. Слово представляет собой, например, , двусложное слово. Если сделать ударение на первом слоге, это будет существительное (дар) или прилагательное (противоположность отсутствующему). Но если мы подчеркнем второй слог, он станет глаголом (предлагать). Еще примеры: слова экспорт , импорт , контракт и объект могут быть существительными или глаголами, в зависимости от того, на первом или втором слоге ударение.

3 Ударение на предпоследнем слоге (предпоследний = второй от конца)

правило

пример

Слова, оканчивающиеся на -ic

ГРАФИКА, география, окончание 9LOGicsion 9LOGicsion 9LOGicsion 9 и -tion

ТЕЛЕВИЗИЯ, ОБРАЩЕНИЕ

Короче говоря, носители английского языка не всегда «договариваются» о том, где делать ударение.Например, некоторые люди говорят teleVIsion , а другие говорят TELevision . Другой пример: КОНТРОВЕРС и КОНТРОВЕРС .

4 Ударение в предпоследнем слоге (предпоследний = третий от конца)

правило

пример

Слова, оканчивающиеся на -cy , -ty , -phy и — gy

ДЕМОКРАТИЯ, ЗАВИСИМОСТЬ, ФОТОГРАФИЯ, ГЕОЛОГИЯ

Слова, оканчивающиеся на -al

КРИТИЧЕСКИЕ, ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ

5 составных слов (слова, состоящие из двух частей)

, например, , , , составное правило 9030 существительных , ударение делается на первой части

BLACKbird, GREENhouse

Для составных прилагательных ударение делается на второй части

плохо набранных, старых FASHioned

для сложных глаголов , нагрузка на секунда часть

для понижения, для превышения

900 01 Хронический стресс подвергает опасности ваше здоровье

Хронический стресс подвергает риску ваше здоровье

Хронический стресс может нанести ущерб вашему разуму и телу.Примите меры, чтобы контролировать свой стресс.

Персонал клиники Мэйо

Ваше тело запрограммировано так, чтобы реагировать на стресс таким образом, чтобы защитить вас от угроз со стороны хищников и других агрессоров. Такие угрозы сегодня редки, но это не значит, что в жизни нет стрессов.

Напротив, вы, несомненно, сталкиваетесь каждый день с множеством требований, таких как выполнение огромной рабочей нагрузки, оплата счетов и забота о своей семье. Ваше тело воспринимает эти так называемые незначительные неприятности как угрозу.В результате вы можете почувствовать, что вас постоянно атакуют. Но ты можешь дать отпор. Вы не должны позволять стрессу контролировать свою жизнь.

Понимание естественной реакции на стресс

Когда вы сталкиваетесь с предполагаемой угрозой, например, с большой собакой, лающей на вас во время утренней прогулки, ваш гипоталамус, крошечная область в основании вашего мозга, включает систему сигнализации в вашем теле. Посредством комбинации нервных и гормональных сигналов эта система побуждает надпочечники, расположенные над почками, выделять выброс гормонов, включая адреналин и кортизол.

Адреналин увеличивает частоту сердечных сокращений, повышает кровяное давление и увеличивает запасы энергии. Кортизол, основной гормон стресса, увеличивает содержание сахара (глюкозы) в кровотоке, усиливает использование глюкозы мозгом и увеличивает доступность веществ, восстанавливающих ткани.

Кортизол также ограничивает функции, которые могут быть несущественными или пагубными в ситуации борьбы или бегства. Он изменяет реакции иммунной системы и подавляет пищеварительную систему, репродуктивную систему и процессы роста.Эта сложная естественная система сигнализации также взаимодействует с областями мозга, которые контролируют настроение, мотивацию и страх.

Когда естественная реакция на стресс становится безумной

Система реакции организма на стресс обычно является самоограничивающейся. Как только предполагаемая угроза миновала, уровень гормонов возвращается в норму. Когда уровень адреналина и кортизола падает, частота сердечных сокращений и артериальное давление возвращаются к исходному уровню, а другие системы возобновляют свою обычную деятельность.

Но когда стрессоры всегда присутствуют и вы постоянно чувствуете себя атакованными, реакция «бей или беги» остается включенной.

Долгосрочная активация системы реакции на стресс и последующее чрезмерное воздействие кортизола и других гормонов стресса могут нарушить почти все процессы в организме. Это подвергает вас повышенному риску возникновения многих проблем со здоровьем, в том числе:

• Беспокойство
• Депрессия
• Проблемы с пищеварением
• Головные боли
• Болезнь сердца
• Проблемы со сном
• Увеличение веса
• Нарушение памяти и концентрации

Вот почему так важно научиться здоровым способам справляться с факторами жизненного стресса.

Почему вы так реагируете на жизненные стрессоры

Ваша реакция на потенциально стрессовое событие отличается от чьей-либо другой. На вашу реакцию на факторы жизненного стресса влияют такие факторы, как:

• Генетика. Гены, контролирующие реакцию на стресс, поддерживают у большинства людей довольно устойчивый эмоциональный уровень, лишь изредка настраивая тело на борьбу или бегство. Гиперактивные или малоактивные реакции на стресс могут быть результатом небольших различий в этих генах.
• Жизненный опыт. Сильные стрессовые реакции иногда можно отнести к травматическим событиям. Люди, которым пренебрегали или подвергались насилию в детстве, как правило, особенно уязвимы к стрессу. То же самое можно сказать о людях, переживших тяжкие преступления, выживших в авиакатастрофе, военнослужащих, полицейских и пожарных.

У вас могут быть друзья, которые кажутся расслабленными почти во всем, а другие сильно реагируют на малейший стресс.Большинство людей реагируют на жизненные стрессоры где-то между этими крайностями.

Научиться правильно реагировать на стресс

Стрессовые события — это факты жизни. И вы не сможете изменить свою текущую ситуацию. Но вы можете принять меры, чтобы управлять влиянием этих событий на вас.

Вы можете научиться определять, что вас беспокоит, и как заботиться о себе физически и эмоционально перед лицом стрессовых ситуаций.

Стратегии управления стрессом включают:

• Правильное питание, регулярные физические упражнения и много сна
• Практика техники релаксации, например занятия йогой, практика глубокого дыхания, массаж или обучение медитации
• Найдите время для хобби, например, для чтения книги или прослушивания музыки
• Развитие здоровой дружбы
• Обладает чувством юмора
• Волонтерство в вашем сообществе
• При необходимости обратиться за профессиональной консультацией

Наградой за умение справляться со стрессом является душевное спокойствие и, возможно, более долгая и здоровая жизнь.

19 марта 2019 г., Показать ссылки

1. Как стресс влияет на ваше здоровье. Американская психологическая ассоциация. http://www.apa.org/helpcenter/stress.aspx. Проверено 12 февраля 2016 г.
2. Стресс и ваше здоровье. Министерство здравоохранения и социальных служб США. https://www.womenshealth.gov/mental-health/good-mental-health/stress-and-your-health. Проверено 12 февраля 2016 г.
3. Борьба со стрессом с помощью инфографики здоровых привычек. Американская Ассоциация Сердца. https: // www.heart.org/en/healthy-living/healthy-lifestyle/stress-management/fight-stress-with-healthy-habits-infographic. Доступ 4 марта 2019 г.
4. Как справиться со стрессом. Центры по контролю и профилактике заболеваний. http://www.cdc.gov/Features/CopingWithStress/index.html. Проверено 12 февраля 2016 г.
5. Seaward BL. Основы управления стрессом. 4-е изд. Берлингтон, Массачусетс: обучение Джонс и Бартлетт; 2017.
6. Seaward BL.