Један од занимљивих високонапонских уређаја је Ван де Графов генератор, уређај који ствара велику разлику потенцијала услед наелектрисања диелектричне траке која се креће дуж два ваљка. Максимални напон варира у зависности од обима уређаја и може се кретати од неколико десетина киловолти за мале стоне генераторе до милиона волти за велике уређаје који се могу користити у научне и демонстрационе сврхе. Уз помоћ Ван де Грааффовог генератора могуће је извести многе спектакуларне експерименте, на пример, посматрати како мале конфете лете нагоре од утицаја електричних сила или се коса диже на глави ако је тело повезан на известан начин са варницом. Да бисте саставили генератор, нису вам потребни никакви посебни делови - све се може наћи код куће или купити у најближим продавницама хардвера. Општи круг генератора је приказан испод.
Израда Ван де Грааффовог генератора својим рукама
Структурно, генератор је цев у којој се ротира диелектрична трака. Два ваљка, на врху и на дну цеви, обезбеђују неопходну напетост траке; доњи ваљак је такође погон и повезан је са осовином мотора, која ће окретати траку. У горњем делу цеви је причвршћена масивна метална сфера, која ће служити као акумулатор пуњења. Облик сфере је најпогоднији за ову сврху, јер нема оштрих избочина, па ће се наелектрисање најефикасније акумулирати: оштре избочине могу довести до појаве коронског пражњења кроз које протиче нагомилани набој. Да бисте направили једноставан кућни генератор, можете користити велику таву као сферу, инсталирајући је наопачке; хемостатски подвезак из апотеке је идеалан као трака; ваљци се могу резати, на пример, од дрвета, полистиренске пене или може раставити ваљак за фарбање. Канализациона цев пречника 10-11 цм је савршена као цев за кућиште.Ремен се може возити помоћу одвијача ако има велике брзине, или помоћу различитих прилично моћних мотора од играчака или радио-контролисаних модела. Монтажа почиње проналажењем одговарајућих компоненти.
Када користите канализациону цев пречника 11 цм, оптимална висина конструкције биће око 1 метар. Цела конструкција ће бити постављена на постоље направљено од отпадних дасака.
Као мотор за ротацију каиша користим погонску јединицу из радио-контролисаног хеликоптера, а то је пар мотора који заједнички ротирају велики зупчаник, чиме се формира мењач који снижава брзину на жељени ниво и повећава обртни момент. Погоњени зупчаник је причвршћен за клин М4, који пролази кроз целу цев на дну, а у будућности ће се на њега причврстити осовина са ваљком. Као што је пракса показала, довољан је један мотор хеликоптера - упркос великој величини, такви мотори имају пристојну снагу и лако окрећу целу траку унутар кућишта.
Мотори су притиснути одозго металном траком, а поравнање свих зупчаника је унапред успостављено. За напајање мотора у Ван де Граафф генератору пожељно је користити батеријске изворе напајања који нису ни на који начин повезани са мрежом, чак ни преко галванске изолације трансформатора.
Слике изнад приказују доњи ваљак. Успели су да га исклесају од два комада пеноплек изолације, дајући му облик бурета. Имајте на уму да облик треба да буде бачваст, са благим глатким задебљањем у средини - ако је осовина потпуно глатка, трака ће с времена на време скочити. Материјал ваљака игра значајну улогу у конструкцији генератора - дно треба да буде метално, а врх пластично. У овом случају није потребно да се доња осовина прави потпуно метална, довољно је да се одозго обложи проводљивом фолијом, ова фолија мора бити и електрично повезана са осовином на којој се налази ваљак.
Узео сам горњи ваљак готов од ваљка за фарбање, савршено се уклапа по облику и величини.Ваљак, сличан доњем, постављен је на пин М4, који је уграђен у жлебове на горњем делу цеви, што се види на слици испод.
У скоро свакој апотеци се продаје хемостатски подвез, има неопходна својства за преношење набоја, а такође је прилично еластичан. Купљени подвез треба опрати од талка, осушити, а затим исећи на потребну дужину са малом маргином. Да би се трака упртача претворила у затворени круг, крајеви се једноставно могу залепити суперлеком са преклапањем од 2-3 цм; испоставило се да је снага такве везе више него довољна.
Следећи део генератора су четке, кроз које ће се пуњење „нанети“ на траку и „одводити“ са ње у горњу металну сферу. Препоручујем да се четкице праве од комада вишежилног кабла, који је изложен од изолације, напухан и залемљен на текстолитне плоче. Требало би да направите две такве четке, једну за доњи ваљак и једну за горњи. Доња четка ће се спојити на доњи ваљак и бити повезана са земљом, а горња четка ће бити повезана са металном сфером. Фотографија испод приказује готове четке.
Четке се постављају директно поред ваљака на врху и на дну, растојање од траке до крајева четкица треба да буде што мање, али трака не сме да их додирује. Испод можете видети постављене четке на врху и дну, респективно.
Сада остаје само да се направе носачи на којима ће стајати горња сфера - у мом случају за то је пронађен приступачнији аналог у облику обрнутог тигања. Комад жице који вири изнад нивоа носача је повезан са четкицом, што ће обезбедити њен контакт са сфером.
У доњем делу конструкције, коришћењем истог комада жице, контакт између осовине, ваљка и прореза је обезбеђен уземљењем.Имајте на уму да је потребно добро уземљење да би генератор радио.
Сфера се поставља последња, а генератор је сада спреман за покретање. Када је укључен, доћи ће до разлике потенцијала између тла (доњег ваљка) и горње сфере. Повећаваће се све док не дође до електричног квара у ваздуху или цеви, или док стопа раста наелектрисања не пређе брзину његовог „одлива“ из сфере услед коронског пражњења. Ефикасност генератора у великој мери зависи од влажности ваздуха – што је ваздух влажнији, то су већи губици услед коронског пражњења, па се сходно томе може постићи нижи напон. Можете повећати стопу стварања пуњења повећањем брзине ротације каиша, док ће се максимални напон генератора такође повећати. Да бисте испразнили сферу, требало би да јој приближите уземљени метални предмет. Ако овај објекат има оштре ивице, наелектрисање ће тећи глатко у виду коронског пражњења, које се може видети само у потпуном мраку. Ако објекат има глатке линије, онда када се приближи одређеној удаљености од сфере, доћи ће до електричног квара ваздуха уз прилично гласан звук и бљесак. Када експериментишете са генератором, треба бити опрезан, упркос чињеници да има изузетно малу снагу, напонски импулси од стотина киловолти могу нанети штету здрављу.
