KAKO VAN DE GRAFFOV GENERATOR DELUJE?
Slika prikazuje 2. metodo delovanja generatorja, pri kateri se zgornja kovinska krogla naelektri pozitivno. Pri 1. metodi se le-ta naelektri negativno. Mi smo uporabili 2. metodo.
|
1. Metoda Standarden Van de Graaffov generator je sestavljen iz svilnatega (ali iz kakšnega podobnega upogljivega dielektričnega materiala) traku, ki je pripet na dva, ponavadi kovinska škripca, od katerih je zgornji obkrožen z votlo kovinsko kroglo. Dve elektrodi (kovinski krtački) sta nameščeni tik ob traku pod spodnjim škripcem in nad zgornjim škripcem znotraj krogle. Zgornja krtačka je z žico povezana s kroglo, spodnja pa z zemljo. Visok potencial glede na zemljo je na spodnjem škripcu, v tem primeru je ta pozitiven. Trak preko spodnje krtačke prejema negativen naboj, ki uide iz žičk krtačke zaradi influence električnega polja okoli spodnjega škripca, ki ionizira zrak okoli krtačke.
Ko pride trak do zgornjega škripca, mu preda nekaj negativnega naboja (kjer je škripec izoliran od krogle), ki skupaj z nabojem na traku povzroči dovolj močno električno polje za ionizacijo zraka ob zgornji kovinski krtački, zaradi česar prehajajo elektroni preko krtačke na kovinsko kroglo, trak pa se nabije s pozitivnim nabojem, ki ga prenaša do spodnje krtačke, kjer se cikel ponovi.
Krogla ščiti zgornji valj in krtačko pred elekričnim poljem, nastalim zaradi naboja, ki se nabira na njeni površini in povzroča sprostitev naboja (iskro) in spremembo polaritete traku ob zgornji krtački. Z nadaljnim premikanjem traku se krogla nabija, dokler niso izgube naboja (zaradi odtekanja naboja po napravi in iskrenja) enake naboju, ki priteka. Večja kot je krogla in dlje kot je od ozemljitve, večji bo njen končni potencial.
|
2. Metoda Drugi način delovanja temelji na t.i. triboelektričnem efektu, ki nastane npr. ob drgnjenju drugega ob drugem dveh različnih materialov. Nekatere snovi se ob tem nabijejo pozitivno, druge pa negativno. S pozitivnim nabojem se tako naelektrijo steklo, lasje, usnje, itd., z negativnim pa teflon, PVC, srebro... Valjčki morajo biti izolirajoči in skupaj s trakom narejeni iz materialov, ki se naelektrijo z drugačno polariteto. En valjček mora biti narejen iz materiala, ki se po triboelektrični skali nahaja nad materialom traku, drugi pa pod. Trenje povzroči, da se valjčka nabijeta z nasprotnima polaritetama.
Močno električno polje iz valjčkov inducira iskro na konicah krtačk. Iz elektrod se nato razprši na trak naboj z drugačno polariteto, kot je polariteta valjčkov. Preostanek delovanja je enak kot pri zgornji verziji generatorja. Ta tip generatorja je bolj prikladen za domače ali šolske projekte, saj ne zahteva potencialno nevarnega izvora visoke napetosti. Kompromis je namreč ta, da ta tip generatorja ne sproducira tako visokih napetosti kot prejšnji, tudi težko ga je regulirati, še posebej v vlažnih razmerah, kjer se zmanjša triboelektrični efekt.
Terminal (zgornja kovinska krogla) za delovanje ne potrebuje nujno okrogle oblike. Pravzaprav je najpriporočljivejša oblika krogla z navznoter obrnjeno krivo ploskvijo na mestu, kjer vstopa trak. Nabiti prevodniki poljubne oblike znotraj nimajo električnega polja, kar pomeni, da bi bilo možno neprestano dodajati naboj. Okrogel terminal pa minimizira okoliško električno polje, kar pomeni, da je manj ionizacij okoliškega zraka, s čimer lahko dosežemo višje električne potenciale. |
