Viena no interesantajām augstsprieguma ierīcēm ir Van de Graaff ģenerators, ierīce, kas rada lielu potenciālu starpību, pateicoties dielektriskās lentes elektrifikācijai, kas pārvietojas pa diviem rullīšiem. Maksimālais spriegums mainās atkarībā no ierīces mēroga, un tas var svārstīties no dažiem desmitiem kilovoltu maziem galda ģeneratoriem līdz miljoniem voltu lielām ierīcēm, kuras var izmantot zinātniskiem un demonstrācijas nolūkiem. Ar Van de Graaff ģeneratora palīdzību ir iespējams veikt daudzus iespaidīgus eksperimentus, piemēram, vērot, kā no elektrisko spēku ietekmes uz augšu lido mazi konfeti vai cilvēka mati ceļas “stāvās”, ja cilvēka ķermenis noteiktā veidā savienots ar dzirksteles spraugu. Ģeneratora montāžai nebūs vajadzīgas nekādas konkrētas detaļas – visu var vai nu atrast mājās, vai arī iegādāties tuvākajos datortehnikas veikalos. Ģeneratora vispārējā shēma ir parādīta zemāk.
Van de Graaff ģeneratora izgatavošana ar savām rokām
Strukturāli ģenerators ir caurule, kuras iekšpusē rotē dielektriskā lente. Divi rullīši caurules augšpusē un apakšā nodrošina nepieciešamo lentes spriegojumu; apakšējais veltnis ir arī piedziņa un ir savienots ar motora vārpstu, kas griezīs lenti. Caurules augšējā daļā ir nostiprināta masīva metāla sfēra, kas kalpos kā lādiņa akumulators. Šim nolūkam vislabāk piemērota sfēras forma, jo tai nav asu izvirzījumu, un līdz ar to lādiņš uzkrāsies visefektīvāk: asi izvirzījumi var izraisīt koronaizlādes rašanos, caur kuru izplūst uzkrātais lādiņš. Lai izgatavotu vienkāršu mājas ģeneratoru, kā sfēru var izmantot lielu pannu, uzstādot to otrādi; kā lente ir ideāli piemērots hemostatiskais žņaugs no aptiekas; rullīšus var griezt, piemēram, no koka, putupolistirola vai jūs var izjaukt krāsas rullīti. Kā korpusa caurule ir lieliski piemērota kanalizācijas caurule ar diametru 10-11 cm.Siksnu var braukt ar skrūvgriezi, ja tai ir lieli ātrumi, vai izmantojot dažādus diezgan jaudīgus motorus no rotaļlietām vai radio vadāmiem modeļiem. Montāža sākas ar piemērotu komponentu atrašanu.
Izmantojot kanalizācijas cauruli ar diametru 11 cm, optimālais konstrukcijas augstums būs aptuveni 1 metrs. Visa konstrukcija tiks uzstādīta uz stenda, kas izgatavots no metāllūžņu dēļiem.
Kā siksnas griešanas motoru es izmantoju radiovadāma helikoptera piedziņas bloku, kas ir motoru pāris, kas kopā rotē lielu pārnesumu, tādējādi veidojot pārnesumkārbu, kas samazina ātrumu līdz vajadzīgajam līmenim un palielina griezes momentu. Piedziņas zobrats ir piestiprināts pie M4 tapas, kas iet cauri visai caurulei apakšā, nākotnē tam tiks piestiprināta vārpsta ar rullīti. Kā liecina prakse, pietiek ar vienu helikoptera motoru - neskatoties uz to lielo izmēru, šādiem motoriem ir pienācīga jauda un tie viegli griež visu lenti korpusa iekšpusē.
Motori tiek nospiesti no augšas ar metāla sloksni, un visu pārnesumu izlīdzināšana ir iepriekš noteikta. Van de Graaff ģeneratora dzinēja darbināšanai vēlams izmantot akumulatoru barošanas avotus, kas nekādā veidā nav savienoti ar tīklu, pat izmantojot transformatora galvanisko izolāciju.
Iepriekš redzamajos attēlos redzams apakšējais veltnis. Viņiem izdevās to izgriezt no diviem penopleksa izolācijas gabaliem, piešķirot tai mucas formu. Lūdzu, ņemiet vērā, ka formai jābūt mucas formas, ar nelielu gludu sabiezējumu vidū - ja kāts ir pilnīgi gluds, lente ik pa brīdim nolēks. Veltņu materiālam ir nozīmīga loma ģeneratora konstrukcijā - apakšai jābūt metālam, bet augšējai - plastmasas. Šajā gadījumā nav nepieciešams izgatavot apakšējo vārpstu pilnībā no metāla, pietiek ar to, lai to pārklātu ar vadošu foliju, šai folijai jābūt arī elektriski savienotai ar vārpstu, uz kuras atrodas veltnis.
Augšējo rullīti paņēmu gatavu no krāsas rullīša, tas lieliski der pēc formas un izmēra.Veltnis, līdzīgi kā apakšējais, ir uzstādīts uz M4 tapas, kas ir uzstādīta caurules augšējās daļas rievās, ko var redzēt zemāk esošajā fotoattēlā.
Gandrīz katrā aptiekā tiek pārdots hemostatiskais žņaugs, tam ir nepieciešamās īpašības lādiņa pārnešanai, un tas ir arī diezgan elastīgs. Iegādātais žņaugs ir jānomazgā no talka, jāizžāvē un pēc tam jāsagriež vajadzīgajā garumā ar nelielu rezervi. Lai jostas lenti pārvērstu slēgtā aplī, galus var vienkārši salīmēt kopā ar superlīmi ar pārklāšanos 2-3 cm, šāda savienojuma izturība izrādījās vairāk nekā pietiekama.
Nākamā ģeneratora daļa ir otas, caur kurām lādiņš tiks “uzlikts” uz lentes un “notecēts” no tās augšējā metāla sfērā. Birstes iesaku izgatavot no daudzdzīslu kabeļa gabala, kas ir atsegts no izolācijas, uzpūsts un pielodēts uz tekstolīta plāksnēm. Jums vajadzētu izgatavot divas šādas otas, vienu apakšējam veltnim un otru augšējam. Apakšējā suka tiks savienota ar apakšējo veltni un tiks savienota ar zemi, bet augšējā birste tiks savienota ar metāla sfēru. Zemāk esošajā fotoattēlā ir redzamas gatavās otas.
Birstes tiek uzstādītas tieši blakus rullīšiem augšā un apakšā, attālumam no lentes līdz otu galiem jābūt pēc iespējas mazākam, bet lentei nevajadzētu tiem pieskarties. Zemāk jūs varat redzēt uzstādītās otas attiecīgi augšā un apakšā.
Tagad atliek tikai izgatavot balstus, uz kuriem stāvēs augšējā sfēra - manā gadījumā tam tika atrasts pieejamāks analogs apgrieztas pannas veidā. Ar otu ir savienots stieples gabals, kas izvirzīts virs balstu līmeņa, tas nodrošinās tā saskari ar sfēru.
Konstrukcijas apakšējā daļā, izmantojot to pašu stieples gabalu, tiek nodrošināts kontakts starp vārpstu, veltni un spraugu ar zemējumu.Lūdzu, ņemiet vērā, ka ģeneratora darbībai ir nepieciešams labs zemējums.
Sfēra ir uzstādīta pēdējā, un ģenerators tagad ir gatavs iedarbināšanai. Kad tas ir ieslēgts, starp zemi (apakšējo veltni) un augšējo sfēru radīsies potenciālu atšķirība. Tas palielināsies, līdz gaisā vai caurulē notiks elektrisks bojājums vai līdz lādiņa pieauguma ātrums pārsniegs tā “notecēšanas” ātrumu no sfēras korona izlādes dēļ. Ģeneratora efektivitāte stipri ir atkarīga no gaisa mitruma – jo mitrāks gaiss, jo vairāk zudumu koronaizlādes dēļ, un attiecīgi var panākt zemāku spriegumu. Jūs varat palielināt uzlādes ātrumu, palielinot siksnas griešanās ātrumu, vienlaikus palielinoties arī ģeneratora maksimālajam spriegumam. Lai izlādētu sfēru, tai vajadzētu pietuvināt iezemētu metāla priekšmetu. Ja šim objektam ir asas malas, lādiņš vienmērīgi plūst vainaga izlādes veidā, ko var redzēt tikai pilnīgā tumsā. Ja objektam ir gludas līnijas, tad, kad tas tuvojas noteiktam attālumam līdz sfērai, notiks gaisa elektrisks sadalījums ar diezgan skaļu skaņu un zibspuldzi. Eksperimentējot ar ģeneratoru, jābūt uzmanīgiem, neskatoties uz to, ka tam ir ārkārtīgi maza jauda, simtiem kilovoltu sprieguma impulsi var nodarīt kaitējumu veselībai.
