Az egyik érdekes nagyfeszültségű készülék a Van de Graaff generátor, amely a két henger mentén mozgó dielektromos szalag villamosítása miatt nagy potenciálkülönbséget hoz létre. A maximális feszültség az eszköz léptékétől függően változik, és a kis asztali generátorok néhány tíz kilovolttól a tudományos és demonstrációs célokra használható nagy készülékek több millió voltáig terjedhet. Egy Van de Graaff generátor segítségével számos látványos kísérletet lehet elvégezni, például megfigyelni, hogyan repülnek felfelé az elektromos erők hatására kis konfetti, vagy „feláll” az ember haja, ha az ember teste bizonyos módon szikraközhöz csatlakozik. A generátor összeszereléséhez nincs szükség speciális alkatrészekre - mindent megtalálhat otthon, vagy megvásárolhatja a legközelebbi hardverboltokban. A generátor általános áramköre az alábbiakban látható.
Van de Graaff generátor készítése saját kezűleg
Szerkezetileg a generátor egy cső, amelyben egy dielektromos szalag forog. A cső tetején és alján két görgő biztosítja a szalag szükséges feszességét, az alsó görgő egyben meghajtó is, és a motor tengelyéhez kapcsolódik, amely a szalagot forgatja. A cső felső részében egy masszív fémgömb van rögzítve, amely töltésakkumulátorként szolgál. Erre a célra a gömb alakja a legmegfelelőbb, mert nincsenek benne éles kiemelkedések, így a töltés halmozódik fel a leghatékonyabban: az éles kiemelkedések koronakisülés kialakulásához vezethetnek, amelyen a felgyülemlett töltés átfolyik. Egy egyszerű otthoni generátor elkészítéséhez használhat egy nagy serpenyőt gömbként, fejjel lefelé szerelve; szalagként ideális a gyógyszertári vérzéscsillapító érszorító, görgők vághatók például fából, polisztirolhabból, vagy szétszedheti a festőhengert. Házcsőnek tökéletes egy 10-11 cm átmérőjű szennyvízcsatorna, amely csavarhúzóval hajtható meg, ha nagy fordulatszámú, vagy különféle, meglehetősen erős motorokkal játékból vagy rádiós vezérlésű modellekből. Az összeszerelés a megfelelő alkatrészek megtalálásával kezdődik.
11 cm átmérőjű csatornacső használata esetén a szerkezet optimális magassága körülbelül 1 méter. A teljes szerkezet egy ócskavas deszkából készült állványra kerül felhelyezésre.
A szíj forgatására szolgáló motorként egy rádióvezérlésű helikopter hajtóegységét használom, amely egy olyan motorpár, amely együttesen forgat egy nagy fogaskereket, ezáltal olyan sebességváltót képez, amely a kívánt szintre csökkenti a sebességet és növeli a nyomatékot. A hajtott fogaskerék egy M4-es csaphoz van rögzítve, amely alul áthalad a teljes csövön, a jövőben egy görgős tengelyt rögzítenek hozzá. Amint a gyakorlat azt mutatja, egy helikoptermotor elegendő - nagy méretük ellenére az ilyen motorok megfelelő teljesítményűek, és könnyen megforgatják a teljes szalagot a házban.
A motorokat felülről fémszalaggal préselik, és az összes hajtómű beállítását előre meghatározzák. Célszerű olyan akkumulátoros áramforrásokat használni, amelyek semmilyen módon nem csatlakoznak a hálózathoz, még a transzformátor galvanikus leválasztásán keresztül sem, hogy a motort Van de Graaff generátorban táplálják.
A fenti képeken az alsó görgő látható. Két darab penoplex szigetelésből sikerült kifaragniuk, így hordóformát adtak neki. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a forma legyen hordó alakú, enyhe sima vastagodással a közepén - ha a tengely teljesen sima, a szalag időnként leugrik. A hengerek anyaga jelentős szerepet játszik a generátor felépítésében - az aljának fémnek, a tetejének műanyagnak kell lennie. Ebben az esetben nem szükséges az alsó tengelyt teljesen fémből készíteni, elég, ha a tetejét lefedjük vezetőképes fóliával, ezt a fóliát elektromosan is össze kell kötni azzal a tengelysel, amelyen a görgő ül.
A felső hengert festőhengerről készre szedtem, alakjában és méretében is tökéletesen passzol.A görgő az alsóhoz hasonlóan egy M4-es csapra van felszerelve, amely a cső felső részén lévő hornyokba van felszerelve, ami az alábbi képen látható.
Szinte minden gyógyszertárban kapható vérzéscsillapító érszorító, amely rendelkezik a töltés átviteléhez szükséges tulajdonságokkal, és meglehetősen rugalmas is. A megvásárolt érszorítót talkumról le kell mosni, megszárítani, majd kis margóval a szükséges hosszúságra vágni. A heveder szalagjának zárt körré alakítása érdekében a végeket egyszerűen össze lehet ragasztani szuperragasztóval 2-3 cm-es átfedéssel; az ilyen csatlakozás szilárdsága több mint elegendőnek bizonyult.
A generátor következő része a kefék, amelyeken keresztül a töltés „rákerül” a szalagra, és „lefolyik” onnan a felső fémgömbbe. A keféket többeres kábeldarabból ajánlom elkészíteni, amit a szigeteléstől kiszabadítanak, felbolyhosítanak és textolit lemezekre forrasztanak. Két ilyen kefét kell készítenie, egyet az alsó hengerhez és egyet a felsőhöz. Az alsó kefe az alsó görgőhöz csatlakozik és a földhöz, a felső kefe pedig a fémgömbhöz kapcsolódik. Az alábbi képen a kész ecsetek láthatók.
A kefék közvetlenül a görgők mellé vannak felszerelve felül és alul, a szalag és a kefék végei közötti távolság a lehető legkisebb legyen, de a szalag ne érjen hozzájuk. Alul láthatja a telepített keféket felül, illetve alul.
Most már csak a támasztékokat kell elkészíteni, amelyeken a felső gömb állni fog - az én esetemben egy elérhetőbb analógot találtak rá fordított serpenyő formájában. A keféhez egy, a tartók szintje felett kiálló huzaldarabot csatlakoztatunk, amely biztosítja annak érintkezését a gömbbel.
A szerkezet alsó részén, ugyanazzal a huzaldarabbal, a tengely, a görgő és a horony közötti érintkezés földeléssel biztosított.Kérjük, vegye figyelembe, hogy a generátor működéséhez jó földelés szükséges.
A gömb telepítése utoljára van, és a generátor készen áll az indulásra. Bekapcsoláskor potenciálkülönbség lép fel a talaj (alsó görgő) és a felső gömb között. Addig növekszik, amíg a levegőben vagy a csőben elektromos meghibásodás nem következik be, vagy amíg a töltésnövekedés üteme meg nem haladja a koronakisülések következtében a gömbből való „leürülésének” sebességét. A generátor hatásfoka erősen függ a levegő páratartalmától – minél nedvesebb a levegő, annál nagyobb a koronakisülés miatti veszteség, és ennek megfelelően alacsonyabb feszültség érhető el. Növelheti a töltés felhalmozódását a szíj forgási sebességének növelésével, miközben a generátor maximális feszültsége is nő. A gömb kisütéséhez egy földelt fémtárgyat kell közelebb vinni hozzá. Ha ennek az objektumnak éles szélei vannak, akkor a töltés zökkenőmentesen folyik koronakisülés formájában, ami csak teljes sötétségben látható. Ha az objektum sima vonalakkal rendelkezik, akkor amikor egy bizonyos távolságra közelít a gömbhöz, a levegő elektromos meghibásodása következik be, meglehetősen hangos hanggal és villanással. A generátorral való kísérletezés során óvatosnak kell lennie, annak ellenére, hogy rendkívül alacsony a teljesítménye, a több száz kilovoltos feszültségimpulzusok egészségkárosodást okozhatnak.
