Van de Graaff generátor

Az 1930-as évek elején Dr. Robert Van de Graaf, aki abban az időben kutatóként dolgozott a Massachusetts Technológiai Intézetben és tudományos kutatást folytatott a nukleáris fizika és a gyorsító technológia területén, kifejlesztett, tervezett és hamarosan épített egy nagyfeszültségű elektrosztatikus gyorsítót, amely az elektromos légionos szállítószalag (1933).

Később, 1936-ban, Van de Graaff felépítette (mind ugyanazon az elven) a világ legnagyobb elektrosztatikus állandó feszültséggenerátorát - a Van de Graaff tandemgenerátort, amely két magas toronyból áll.

Az akkori újságok csupán egy forradalmi nevű asszociált professzor találmányát hívták elő, hogy "csodákat végezzen" és "fedezze fel a természet titkait". A sajtóban bekövetkezett ilyen erős keverés egyáltalán nem meglepő, mert a legnagyobb kétlépcsős van de Graaff generátor két hatalmas oszlopból állt, amelyek mindegyike majdnem 2 méter átmérőjű és körülbelül 15 méter magas (az oszlopok tetejére szerelt, 4,5 méter átmérőjű fémgömbökkel, belül) amelyet mechanikusan elektromos töltéssel láttak el), és lehetővé tették, hogy 7 000 000 V feszültségkülönbséget kapjon.

A készülék egészének alacsony hatékonysága ellenére (kb. 23%) az emberek, akik láttak egy csodálatos készüléket a munkahelyén, kitörölhetetlen benyomást keltettek, mivel a szikra kisülése több mint egy méter volt.

A Van de Graaff generátor teljesítménye elegendő volt a valódi kutatási munkához - az atommagok, valamint az elemi részecskék, például protonok és elektronok, elég nagy sebességű gyorsításához. Tehát a gyorsítókban használt Van de Graaff generátor segített a tudósoknak az atomok azon alkotóelemeinek azonosításában, amelyek a fizikai univerzum felépítésében vannak.

Azt mondják, hogy a nagyfeszültségű generátor működésének elképzelése Van de Graufnál jött, amikor még diák volt, és időről időre figyelte a statikus elektromosság szikrait egy működő nyomdagépen.

A generátor működési elve a következő. A selyem vagy gumi szalagot (dielektromos szalag) megfeszítik és úgy szállítják el, mint egy szállítószalag egy hengerpáron, amelyeknek az egyik az oszlop alján helyezkedik el, a másik a vezető gömb üregének felső részén van. Az alsó henger fémből készül és galvanikusan a talajhoz van kötve, motor hajtja. A felső henger dielektromos.

A nagyfeszültségű forrás pozitív kivezetésével összekötött fémkefét, amelynek negatív kivezetése közvetlenül az alsó hengerhez csatlakozik, egy kis résen keresztül az alsó henger alá, az alsó szalaghoz vezetjük.

Tehát az alsó henger és a kefe között dielektromos szalag mozog (egy valódi generátorban a szalag szélessége kb. 120 cm). A henger és a kefe közötti nagy feszültség (kb. 20 000 volt) hatására a levegő ionizált, és a Coulomb erő által húzott pozitív levegőionok rohannak a negatív töltésű hengerre. Mivel azonban az ionok útjában dielektromos szalag található, az ionok lerakódnak a szalagon, és így töltik fel.

A szalag alulról felfelé mozog, az alatt folyamatosan töltést kap, ugyanakkor a felületét a töltés folyamatosan veszi a felső henger közelében, mivel a gömb belsejében lévő felső hengernek egy kefe is van mellette. Az ecset eltávolítja a töltést a szalagból, és galvanikusan csatlakoztatva az üreges vezető gömb belső felületéhez, a töltést továbbadja ehhez, ezt a gömb alakú tartályt az egész külső felületén egyre villamosabbá elektrizálja, lényegében szivattyúzza, és pumpát tölt be bele.

A töltés felhalmozódásának alapvető lehetőségét a van de Graaff generátor gömb kapacitásában korlátozza a koronás kisülés, amely elkerülhetetlenül a gömböt körülvevő levegő ionizációja miatt merül fel. A 4,5 méter átmérőjű gömb elméleti határa megközelítőleg 17 000 000 volt.

James Staki amerikai tudós és Judy Creden önkéntes bizonyítja az emberi test elektromos áramvezetési képességét. Előadás New Yorkban, 1966