Van de Graaffův generátor

Van de Graaffův generátor  je vysokonapěťový elektrostatický generátor , jehož princip je založen na elektrizaci pohyblivé dielektrické pásky. První generátor vyvinul americký fyzik Robert Van de Graaff v roce 1929 a umožnil získat rozdíl potenciálů až 80 kilovoltů . V letech 1931 a 1933 postavil i výkonnější generátory, které umožňovaly dosáhnout napětí 1 milion, respektive 7 milionů voltů [1] .

Jak to funguje

Jednoduchý Van de Graaffův generátor se skládá z dielektrické (hedvábné nebo pryžové) pásky (4 na obrázku „Generátorový diagram“) rotující na kladkách 3 a 6, přičemž horní válec je dielektrický a spodní je kovový a je spojen se zemí . Jeden z konců pásky je uzavřen v kovové kouli 1. Dvě elektrody 2 a 5 ve formě kartáčků jsou umístěny v krátké vzdálenosti od pásky nahoře a dole a elektroda 2 je připojena k vnitřnímu povrchu koule 1. Prostřednictvím kartáče 5 je vzduch ionizován z vysokonapěťového zdroje 7, vytvořené kladné ionty se vlivem Coulombovy síly pohybují na uzemněný válec 6 a usazují se na pásce; pohybující se pás přenáší náboj do koule 1, kde je odstraněn kartáčem 2; působením Coulombovy síly jsou náboje vytlačovány na povrch koule a pole uvnitř koule vzniká pouze dodatečným nábojem na pásce. Na vnějším povrchu koule se tedy hromadí elektrický náboj. Možnost získání vysokého napětí je omezena korónovým výbojem , ke kterému dochází při ionizaci vzduchu kolem koule .

Síla elektrického pole v blízkosti výstupků je větší než na rovném povrchu, proto je povrch koule pečlivě leštěn, aby se snížila koróna. Intenzita pole, při které dochází ke korónovému výboji ve vzduchu za normálního atmosférického tlaku, je přibližně 30 kV/cm. Takové napětí je dosaženo tím rychleji, čím menší je poloměr koule:

.

Pro získání velkých potenciálních rozdílů je proto velikost koule zvětšena (až do průměru 10 m). Mezní potenciálový rozdíl, který lze prakticky získat pomocí Van de Graaffova generátoru, je přibližně V. [2]

V moderních elektrostatických vysokonapěťových generátorech (v principu podobném Van de Graaffovu generátoru) se místo pásků používají řetězy, které se skládají ze střídavě kovových a plastových článků. Tato zařízení se nazývají pelletrony , protože elektrický náboj není přenášen dielektrickým dopravním pásem, ale řetězem skládajícím se z elektricky vodivých článků - pelet (z anglického pellet - granule, kulička), vzájemně izolovaných.

Aplikace

Historicky byly Van de Graaffovy generátory původně používány v jaderném výzkumu k urychlování různých nabitých částic . V současnosti se jejich role v jaderném výzkumu zmenšila s tím, jak se vyvinuly jiné metody urychlování částic.

Nadále se používají k modelování procesů, ke kterým dochází při úderu blesku , k simulaci úderů blesku do země.

V literatuře

• Ve sci-fi románu E. L. Voiskunskyho a I. B. Lukodjanova „Posádka Mekongu“ je Van de Graaffův generátor použit k udělování propustnosti pevným látkám.
• Ve fantastickém příběhu bratří Strugackých „ Pondělí začíná v sobotu “ je fiktivní zařízení srovnáváno s Van de Graaffovým generátorem – součástí zařízení používaného v oddělení lineárního štěstí NIICHAVO : „Obdivoval jsem, jak obří destilátor Dětského smíchu, podobně jako Van de Graaffův generátor, funguje. Jen na rozdíl od generátoru fungoval naprosto tiše a voněl kolem sebe“ [3] .

Foto

• Van de Graaffův generátor

• Generátor bez kovové koule

• Horní válec a hřebeny

• Spodní válec a hřebeny

Viz také

• Fitch-Howellův generátor
• Van der Graaf Generator (anglická progresivní rocková kapela)

Poznámky

1. ↑ Darryl J. Leiter. Van de Graaff, Robert Jemison // Fyziků od A do Z . - 2003. - S. 312.
2. ↑ Van de Graaffův generátor // Savelyev I.V. Kurz obecné fyziky. T. 2.
3. ↑ Arkadij Strugacký, Boris Strugacký. Pondělí začíná sobota: Pohádka pro mladé vědecké pracovníky . Obsahová platforma Pandia.ru . Staženo: 21. dubna 2022. (Ruština)

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština velká čínština Britannica (online)
V bibliografických katalozích	BNF : 11981925k J9U : 987007531849305171 LCCN : sh85141969