איך מכינים גנרטור של ואן דה גראף?

כאשר מורכב הגנרטור, גלגלת המתכת תהיה בתוך הכדור וגלגלת הפוליאתילן תהיה בתוך הבסיס.

גנרטורים של Vandergraph, הנקראים יותר נכון גנרטורים של ואן דה גראף, הם גובי מטענים שמשמשים לרוב ככלי חינוכי. סטודנטים ומורים למדעים מכינים לעתים קרובות גנרטורים לוונדרגרף להפגין עקרונות חשמל. המנוע של הגנרטורים של ואן דה גראף מסתובב גלגלת פוליאתילן בבסיס, שמניעה חגורה. החגורה מתחילה במטען נטו של 0, אך מסרק המתכת בבסיס מושך אלקטרונים מהחגורה ושולח אותם לקרקע; לכן, החגורה מפתחת מטען חיובי. החגורה שולפת אלקטרונים מסרק המתכת בכדור על מנת לחזור למטען נטו 0. כשהוא מושך אלקטרונים מהמסרק, המסרק מושך אלקטרונים מהכדור, מה שמפתח מטען חיובי. ככל שהחגורה עוברת לאורך כל מסרק, הכדור טעון יותר באופן חיובי.

שיטה 1 מתוך 6: בניית המרכיבים העיקריים

1

קבע כמה גדול מחולל הוונדרגרף שלך. ככל שהוא גדול יותר, כך השפעותיו יהיו מרשימות יותר. הגודל יקבע את מידות הרכיבים העיקריים: כדור, מגדל ובסיס.
2

בנה את הכדור. אתה יכול לקנות כדור מתכת חלול או להכין כזה מחומרים שיש לך ביד. אפשרויות מסוימות הן קערות ערבוב ממתכת, כדורי מבט או גלובוס עולמי שיוף מצבעו.
3
בנה את הבסיס. זוהי קופסה כבדה משהו המשמשת לסגירת החלק התחתון של הגנרטור ולאיזון משקל כדור המתכת, כך שהגנרטור לא יהיה נוטה להתהפך.
- תרמופלסט שקוף הוא הבחירה הטובה ביותר לבסיס. זה יעשה עבודה טובה יותר בשמירה על לחות מהאוויר מחוץ לגנרטור, מכיוון שלחות עשויה להפריע לתפקוד הגנרטור. זה גם יאפשר לך לראות כיצד הגנרטור עובד.
- כלול דלת ציר גדולה מספיק כדי לאפשר לך להגיע פנימה. אתה זקוק לגישה לחלק הפנימי של התיבה במהלך הבנייה ולבצע התאמות, במידת הצורך. אם אתה משתמש במנוע להפעלת הגנרטור, תצטרך להגיע פנימה כדי להפעיל ולכבות את המנוע.
4

הפוך את המגדל. זהו צינור המחבר את הבסיס לכדור ומאכלס את החגורה והגלילים. בחירה טובה היא באורך של פוליוויניל כלוריד צינור (PVC).

כיצד הגובה של גנרטור ואן דה גראף משפיע על המטען החשמלי שנוצר?

שיטה 2 מתוך 6: הרכיבו את הגלילים והחגורה

1
התאי גלילים בכל קצה המגדל. צירי הגלילים יושבים בחריצים או בחורים שנקדחו בצינור, ומאפשרים לגלילים לנוע בחופשיות.
- גליל אחד צריך להיות עשוי מתכת ואחד מפוליאתילן. כאשר מורכב הגנרטור, גלגלת המתכת תהיה בתוך הכדור וגלגלת הפוליאתילן תהיה בתוך הבסיס.
2
מתיחה לולאה של חומר דיאלקטרי כגון משי, סטרץ ', ניאופרן או גומי בין הגלילים. הלולאה תחזיק את הגלילים במקום.
- קח טיפול לא לאפשר שום שמן מידות לעלות על חומר dialectric, או המחולל לא יפעל.
- אם אתה משתמש בגומי לחגורה, ודא שהיא לא שחורה, מכיוון שזה מצביע על כך שיש פחמן בגומי. פחמן לא יאפשר משיכת אלקטרונים מהחגורה, והגנרטור לא יפעל.

המנוע של גנרטורים ואן דה גראף הופך גלגלת פוליאתילן בבסיס, שמניע חגורה.

שיטה 3 מתוך 6: התאמת המברשות

1

חותכים חור עגול בכדור מספיק גדול למגדל.
2
חבר מברשת או מסרק ממתכת לחלק הפנימי של הכדור. כאשר מכניסים את המגדל לכדור, קצות המסרק או המברשת כמעט יגעו בחומר הדיאלקטרי הנע על גלגל המתכת.
- אתה יכול ליצור מסרק מתכת על ידי הצמדת חוטים דקים לחוט עבה ונוקשה. אתה יכול גם להשתמש בחלק מרצועת הארקה קלועה, לרסיסה ולפרוס את החוטים האישיים ליצירת מברשת.
3

חותכים חור עגול בבסיס מספיק גדול למגדל.
4

מקם מסרק או שיח מתכת בתוך הבסיס כך שהשיניים כמעט ייגעו בחומר הדיאלקטרי הנע מעל גלגל המתכת. חבר את המסרק או השיח לקרקע.

שיטה 4 מתוך 6: הפעלת הגנרטור

1
הברג מנוע חשמלי קטן לתחתית הבסיס. מקם אותו כך שניתן יהיה לחבר אותו לציר גלגלת הפוליאתילן.
- המנוע יכול להיות מופעל באמצעות זרם זרם חילופין או סוללות. ניתן לחבר אותו ישירות לציר (הנעה ישירה) או לחבר אותו באמצעות חגורה. ניתן להציל מנועים ממכשירים אחרים, כמו מכונות תפירה. ניתן לרכוש מנועים גם בחנות אספקה אלקטרונית.
- אם אתה לא רוצה להשתמש במנוע אתה יכול להשתמש בארכובה ידנית המחוברת לגליל במקום.
2

הרכיבו את הגנרטור וחברו את המנוע.

החגורה שולפת אלקטרונים מסרק המתכת בכדור על מנת לחזור לטעינה נטו של 0.

שיטה 5 מתוך 6: בנה את שרביט הפריקה

1

חבר חוט מבודד בין קרקע לכדור מתכת קטן. אתה יכול להשתמש בבית המנוע החשמלי כקרקע.
2

צרף ידית מחומר בידוד, כגון עץ או פלסטיק, לכדור. ייתכן שתוכל להשחיל את החוט דרך הידית.

שיטה 6 מתוך 6: שימוש בגנרטור

1

עמדו על משטח בידוד כמו יריעת דיקט או קופסת עץ.
2
הנח את ידך על הכדור והפעל את הגנרטור. אל תנסה להפעיל את המנוע לפני שאתה נוגע בכדור או שאתה עלול לקבל התחשמלות קלה.
- גופך יפתח מטען חיובי כאשר הכדור מושך אלקטרונים דרך היד שלך. השערות על הראש שלך ידחות זו את זו, וגורמות לשיער שלך להישאר קצה. ייתכן שתוכל להצביע על אובייקט מתכת סמוך וליצור ניצוץ.
3

החזיקו את השרביט ליד הכדור כדי ליצור "ברק ".
4

מפוצצים בועות סבון ליד הכדור. בתחילה הם יימשכו אליו, אך מכיוון שהם ירכשו תשלום, הם יידחקו.
5

כבה את המנוע ופרוק את המטען המצטבר בכדור על ידי נגיעה בו בעזרת שרביט הפריקה. שחרר את הכדור לאחר כל שימוש.

אזהרות

היזהר בעת עבודה עם חשמל כדי שלא תקבל התחשמלות מכאיבה או קטלנית. הרחיקו את הידיים והבגדים מהמנוע, הגלילים והחגורה בזמן שהם נעים.

דברים שתזדקק להם

כדור מתכת
כלים
מנקי, אגוזים, ברגים
צינור לא מוליך
תרמופלסט שקוף
גליל פוליאתילן
גלגלת מתכת
חומר דיאלקטרי
מסרקות מתכת
מנוע קטן
חוט מבודד
כדור מתכת קטן
ידית בידוד

קרא גם: איך לרמות במבחן מתמטיקה?