مولد فان دي غراف

في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين ، عمل الدكتور روبرت فان دي غراف ، الذي كان في ذلك الوقت باحثًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وشارك في البحث العلمي في مجال الفيزياء النووية وتكنولوجيا التسريع ، وقام بتصميم وتطوير مسرع كهروستاتيكي عالي الجهد يعمل وفقًا لمبدأ مكهرب كهربائي حزام سير أيونات الهواء (1933).

في وقت لاحق ، في عام 1936 ، بنى Van de Graaff (جميعًا على نفس المبدأ) أكبر مولد للجهد الكهروستاتيكي الثابت في العالم - مولد Van de Graaff الترادفي ، الذي يتكون من برجين عاليين.

لم تكن الصحف التي كانت تسمى في ذلك الوقت اختراع أستاذ مشارك أقل من ثورية ، وتوقعت له "أداء المعجزات" و "اكتشاف أسرار الطبيعة". مثل هذا التحريك القوي في الصحافة ليس مفاجئًا على الإطلاق ، لأن أكبر مولد فان دو غراف المكون من مرحلتين يتكون من عمودين كبيرين يبلغ قطر كل منهما تقريبًا مترين وارتفاع كل منهما حوالي 15 مترًا (بقطر كرات معدنية يصل ارتفاعه إلى 4.5 أمتار داخلها) التي تم تزويدها ميكانيكيا بشحنة كهربائية) وجعلت من الممكن الحصول على فرق محتمل قدره 7000،000 فولت.

على الرغم من انخفاض كفاءة الجهاز ككل (حوالي 23 ٪) ، كان لدى الأشخاص الذين رأوا جهازًا رائعًا في العمل انطباعًا لا يمحى ، لأن تصريف الشرارة كان طوله أكثر من متر.

كانت قوة مولد Van de Graaff كافية للعمل البحثي الحقيقي - لتسريع النوى الذرية ، وكذلك الجزيئات الأولية ، مثل البروتونات والإلكترونات ، لسرعات عالية بما فيه الكفاية. لذا فإن مولد فان دي غراف المستخدم في المعجلات ساعد العلماء على تحديد مكونات الذرات ، والتي هي بنية الكون المادي.

يقولون إن فكرة مبدأ تشغيل مولد الجهد العالي جاءت إلى Van de Grauf عندما كان لا يزال طالبًا وشاهد شرارات الكهرباء الساكنة من وقت لآخر يعمل على مطبعة تعمل.

مبدأ تشغيل المولد كما يلي. يمتد الشريط الحريري أو المطاطي (الشريط العازل) ويدور كحزام ناقل على زوج من بكرات ، يقع أحدها في قاعدة العمود ، والثاني داخل تجويف مجال التوصيل في الأعلى. الأسطوانة السفلية مصنوعة من المعدن ومتصلة جلفانياً بالأرض ، وهي مدفوعة بواسطة محرك. الأسطوانة العلوية عازلة.

يتم إحضار فرشاة معدنية متصلة بالطرف الموجب لمصدر الجهد العالي ، والذي يتم توصيل الطرف السلبي منه مباشرة مع الأسطوانة السفلية ، إلى الشريط أدناه ، أسفل الأسطوانة السفلية ، مع وجود فجوة صغيرة.

لذلك ، بين الأسطوانة السفلية والفرشاة ، يتحرك شريط عازل (في مولد حقيقي ، يبلغ عرض الشريط حوالي 120 سم). تحت تأثير الجهد العالي (حوالي 20000 فولت) بين الأسطوانة والفرشاة ، يكون الهواء بينهما مؤينًا وتندفع أيونات الهواء الموجبة ، المرسومة بواسطة قوة Coulomb ، إلى الأسطوانة سالبة الشحنة. ولكن نظرًا لوجود شريط عازل في مسار الأيونات ، تستقر الأيونات على الشريط ، تشحنه بهذه الطريقة.

يتحرك الشريط من أسفل إلى أعلى ، وتحته يتلقى باستمرار شحنة ، وفي الوقت نفسه يتم أخذ الشحنة من سطحه بشكل مستمر بالقرب من الأسطوانة العلوية ، لأن الأسطوانة العلوية داخل الكرة لديها أيضًا فرشاة تقع بجوارها. تقوم الفرشاة بإزالة الشحنة من الشريط ، ويتم توصيلها جلفانياً بالسطح الداخلي لكرة التوصيل المجوفة ، وتقوم بنقل الشحنة إليها ، مما يؤدي إلى مزيد من الإمداد بالكهرباء لهذه الحاوية الكروية على كامل سطحها الخارجي ، مما يضخها بشكل أساسي ، ويضخها داخلها.

إن الإمكانية الأساسية لتراكم الشحنات في قدرة كرة فان دي غراف محدودة بسبب تفريغ الاكليل الذي ينشأ حتما بسبب تأين الهواء المحيط بالكرة. الحد النظري للكرة التي يبلغ قطرها 4.5 متر ما يقرب من 17،000،000 فولت.

العالم الأمريكي جيمس ستاكي والمتطوع جودي كريدن يبرهنان على قدرة جسم الإنسان على إجراء التيار الكهربائي. محاضرة في نيويورك ، 1966

Comments

[#1 ديمتري]

مثيرة جدا للاهتمام! بالدي.