Generator Van de Graaff

Aan het begin van de jaren dertig ontwikkelde, ontwierp en bouwde dr. Robert Van de Graaf, die destijds als onderzoeker werkte bij het Massachusetts Institute of Technology en bezig was met wetenschappelijk onderzoek op het gebied van nucleaire fysica en versnellertechnologie, een elektrostatische versneller met hoog voltage die werkt op het principe van een geëlektrificeerde luchtionen transportband (1933).

Later, in 1936, bouwde Van de Graaff (allemaal volgens hetzelfde principe) 's werelds grootste elektrostatische constante spanningsgenerator - de Van de Graaff tandemgenerator, bestaande uit twee hoge torens.

Kranten uit die tijd noemden de uitvinding van een universitair hoofddocent ronduit revolutionair, voorspelden hem om "wonderen te verrichten" en "de geheimen van de natuur te ontdekken." Zo'n sterke roering in de pers is helemaal niet verrassend, omdat de grootste tweetraps Van de Graaff-generator bestond uit twee enorme kolommen met een diameter van bijna 2 meter elk en een hoogte van ongeveer 15 meter (met metalen bollen met een diameter van 4,5 meter bovenop de kolommen, binnen die mechanisch werd voorzien van een elektrische lading) en het mogelijk maakte om een ​​potentieel verschil van 7.000.000 volt te verkrijgen.

Ondanks de lage efficiëntie van het apparaat als geheel (ongeveer 23%), hadden mensen die een prachtig apparaat op het werk zagen een onuitwisbare indruk, omdat vonkontladingen meer dan een meter lang waren.

De kracht van de Van de Graaff-generator was voldoende voor echt onderzoek - om atoomkernen, evenals elementaire deeltjes, zoals protonen en elektronen, tot voldoende hoge snelheden te versnellen. Dus de Van de Graaff-generator die in versnellers wordt gebruikt, hielp wetenschappers de componenten van atomen te identificeren, die de structuur zijn van het fysieke universum.

Ze zeggen dat het idee van het principe van de werking van een hoogspanningsgenerator bij Van de Grauf opkwam toen hij nog een student was en af ​​en toe de vonken van statische elektriciteit op een werkende drukpers zag.

Het werkingsprincipe van de generator is als volgt. Zijde of rubber tape (diëlektrische tape) wordt uitgerekt en roteert als een transportband op een paar rollen, waarvan er één zich aan de basis van de kolom bevindt, de tweede in de holte van de geleidende bol aan de bovenkant. De onderste rol is van metaal en galvanisch verbonden met de grond, deze wordt aangedreven door een motor. De bovenste rol is diëlektrisch.

Een metalen borstel die is verbonden met de positieve aansluiting van de hoogspanningsbron, waarvan de negatieve aansluiting rechtstreeks is verbonden met de onderste rol, wordt met een kleine opening naar de band eronder gebracht, onder de onderste rol.

Dus tussen de onderste rol en de borstel beweegt een diëlektrische tape (in een echte generator had de tape een breedte van ongeveer 120 cm). Onder invloed van een hoge spanning (ongeveer 20.000 volt) tussen de rol en de borstel, is de lucht daartussen geïoniseerd en snellen positieve luchtionen, getrokken door de Coulomb-kracht, naar de negatief geladen rol. Maar omdat er een diëlektrische tape in het pad van de ionen ligt, zetten de ionen zich op de tape neer en laden deze op deze manier op.

De tape beweegt van onder naar boven, eronder wordt continu een lading opgenomen, terwijl de lading van het oppervlak continu wordt opgenomen in de buurt van de bovenste rol, omdat de bovenste rol in de bol ook een borstel ernaast heeft. De borstel verwijdert de lading van de tape en wordt galvanisch verbonden met het binnenoppervlak van de holle geleidende bol, brengt de lading erop over, waardoor deze bolvormige container steeds meer over zijn gehele buitenoppervlak wordt geëlektrificeerd, in wezen wordt gepompt, lading erin wordt gepompt.

De fundamentele mogelijkheid van ladingaccumulatie in de capaciteit van de bol van de van de Graaff-generator wordt beperkt door de corona-ontlading, die onvermijdelijk ontstaat door ionisatie van de lucht rondom de bol. De theoretische limiet voor een bol met een diameter van 4,5 meter is ongeveer 17.000.000 volt.

Amerikaanse wetenschapper James Staki en vrijwilliger Judy Creden demonstreren het vermogen van het menselijk lichaam om elektrische stroom te geleiden. Lezing in New York, 1966