Sfondo e teoria
Un generatore di Van de Graaff è un conduttore carico vuoto, solitamente una sfera, che può sviluppare una differenza di potenziale fino a milioni di volt. Esso è utilizzato per generare l'elettricità statica.
Robert J. Van de Graaff inventato questo tipo di generatore nel 1929. Ha usato il fatto che il costo per un conduttore in equilibrio elettrostatico risiede sulla superficie e il fatto che un conduttore carico inserito all'interno di un cavo conduttore avrà tutta la sua carica trasferita al cavo.
Costruzione
Il conduttore è arroccato su una colonna isolata con una griglia con messa a terra. All'interno, ha un nastro trasportatore fatto da un materiale isolante come la gomma che si muove con l'uso di pulegge con comando a motore. Due parti metalliche a forma di pettine-come aghi sono anche all'interno della sfera, con una nella parte superiore della colonna e l'altro nella parte inferiore.
Funzionamento
Un'alta tensione ad esempio 50 kV è posto sull'elettrodo pettine inferiore, causando agli elettroni di essere spogliato dalla cintura. In questo modo la cintura per acquisire una carica positiva. Come si muove, la cintura porta questa carica fino al secondo pettine di metallo, dove la carica si sposta quindi sulla superficie della sfera. Questo movimento della carica alla superficie e la mancanza di repulsione tra esso e la cintura sono perché il campo elettrico all'interno della sfera è uguale a zero.
Come viene trasferito più carica, la sfera raggiunge un'alta tensione. Aumentando ulteriormente la tensione dell'elettrodo inferiore, l'importo sulla sfera può essere fatto abbastanza alto così che una scarica elettrica o fulmine può essere prodotto attraverso l'aria.
Utilizza
Un uso popolare è in lezioni di fisica per dimostrare l'elettricità statica. Il professore ha uno studente volontario per toccare la sfera. Alcune della carica statica dalla sfera viene trasferito ai capelli dello studente, conferendogli una carica negativa. Capelli dello studente aumenta perché come spese respingono.
Van de Graaff dispositivi in grado di produrre potenziali alti come 20 milioni di volt. Per questo motivo, un altro uso popolare è in ricerca di fisica nucleare, dove la sua funzione è di accelerare particelle cariche. Una sorgente di ioni è collocata all'interno del conduttore, all'elettrodo ad alta tensione. La differenza di potenziale tra l'elettrodo e la terra fa sì che gli ioni accelerati verso il bersaglio.
Avviso
Assicurarsi che il generatore di Van de Graaff è scaricato prima di maneggiare uno, perché non si riceve una scossa sgradevole.