«Изучение электрических явлений с помощью модели генератора Ван де Граафа»

«Изучение электрических явлений с помощью модели генератора Ван де Граафа»

Работу выполнил:

Ученик 11 класса

Кораблёв Максим

Руководитель:

Власова Лариса Валентиновна

Актуальность работы

Кратковременные разряды не дают возможности разглядеть явление электризации так долго как нам бы хотелось!

Мне захотелось продлить ощущение присутствия этих разрядов, и мало того, научится управлять ими.

Я решил создать действующую модель генератора Ван де Граафа для наблюдения более длительного разряда.

Проблема

В России большие расстояния, но пока нет устройств, позволяющих передавать энергию на расстояние.

Проблема управления зарядом решена только теоретически.

Гипотеза

возможность создания самодельного генератора по модели генератора

Ван де Граафа для демонстрации и моделирования электризации тел и показов искрового газового разряда в воздухе без использования проводов.

Цель:

создание и апробация модели генератора

Ван де Граафа

Задачи

Используя старое оборудование или ненужные материалы создать действующую модель генератора Ван де Граафа

• Провести серию опытов с моделью генератора

Ван де Граафа

• Обобщить результат опытов и исследований, составить перечень опытов с целью использования в обучении физике.

Объект исследования: генератор Ван де Граафа

Предмет исследования: и зучение электрических явлений с помощью модели генератора Ван де Граафа

Методы исследования:

изучение информационных источников, наблюдение, модельный эксперимент, проведение опытов,

получение результата эксперимента и опытов (анализ)

Роберт ВАН де Грааф Научные исследования в области ядерной физики и ускорительной техники. Изобрел в 1931 высоковольтный электростатический ускоритель (генератор Ван де Граафа), принцип действия которого разработал в 1929, в 1932 — 33 спроектировал и построил генератор с диаметром сфер по 4,5 м. В 1936 построил самый большой из традиционных генераторов постоянного напряжения. Выдвинул идею тандемного ускорителя и к 1958 построил первый тандемный ускоритель отрицательных ионов.

Генератор Ван де Граафа

 — генератор высочайшего напряжения, принцип действия которого базируется на электризации передвигающейся диэлектрической ленты.

СХЕМА

Для сборки конструкции мне понадобилось:

• - труба ПВХ
• - пара гвоздей
• - пара роликов
• - диэлектрическая лента (я взял обыкновенную метровую ленту)
• - лабораторный генератор
• - муфта
• - пара проводов
• - металлическая сфера
• - источник переменного напряжения

Описание действия

Фото

Первым шагом действий станет сверление отверстия под трубку в основании. Нужно взять дрель с перьевым сверлом нужного диаметра, чтобы ПВХ трубка плотно входила в отверстие

Описание действия

Фото

Делаю два сквозных отверстия через обе стороны трубки. Расстояние между отверстиями такое, чтобы при вставке оси и натягом между обеими осями диэлектрическая лента была слегка натянута. Необходимо убедиться, что лента сидит не слишком туго иначе она будет останавливать двигатель. Затем делаю еще два отверстия в трубке. Первое отверстие должно быть просверлено чуть выше первого на той же оси. Второе отверстие должно быть прямо перпендикулярно нижнему.

Описание действия

Фото

Далее вставляю оси в отверстия через валики, которые могут вращать диэлектрическую ленту от двигателя. Для надежности соединения вал мотора приклею клеем к нижней оси. Следующим шагом добавляю щетки, которые собирают заряд. Нижняя кисть проходит через отверстие в нижней части, конец проволоки должен быть «размохрён» (кисти близки к резинке, но не должны прикасаться к ней). Верхняя кисть, проходит через верхнее отверстие.

Описание действия

Фото

И заключительный этап: используя металлическую сферу устанавливаю её сверху конструкции, и подключаю верхний провод к ней.

Подключив генератор к источнику переменного напряжения (или к батарейке) можно проводить ряд опытов по электростатике!

Эффекты, наблюдаемые при работе самодельного генератора Ван де Граафа

Описание опыта

Результат

При прикосновении электродами люминесцентной лампы и спектральных трубок к модели генератора Ван де Граафа происходит кратковременное свечение.

Описание опыта

Результат

Я закрепил на верхнем электроде несколько тонких швейных нитей, определённой длины, затем я включил генератор и увидел, что нити поднимаются вверх

Описание опыта

Результат

Наличие разряда легко установить поднеся к куполу отрицательный потенциал, это может быть моя рука

Описание опыта

Результат

Шарики, из металлической фольги, помещённые на полусферу модели генератора Ван де Граафа, через короткий промежуток времени будут взлетать вверх, а затем падать вниз

Описание опыта

Результат

Установил на поверхность генератора Ван де Граафа металлическую ось со свёрнутой фольгой и загнутыми в противоположные стороны концами. При включении генератора фольга начинает вращаться. Вращение обусловлено стеканием заряда с кроёв фольги.

Выводы

• Создана модель генератора Ван де Граафа
• Проведена серия опытов по изучению электрических явлений
• Составлен перечень опытов по электрическим явлениям