Bagian generator van de graaff, cara kerjanya, aplikasi

Dia Van de Graaff Generator Ini adalah artefak yang berfungsi berkat fenomena elektrostatik, dan yang fungsinya terdiri dalam mereproduksi potensi listrik yang besar, dalam urutan mega -electronvolts (MeV), untuk mempercepat partikel subatomik subatomi. Potensi seperti itu terkonsentrasi di bagian atasnya, di mana logam dan bola berlubang beristirahat.

Itu ditemukan pada tahun 1929 oleh fisikawan Amerika Robert J. Van de Graaf, Model Bangunan dengan berbagai ukuran dan kemampuan listrik. Salah satu yang terbesar, dibuat pada tahun 1933 dan diamati pada gambar yang lebih rendah, mampu mencapai potensi listrik 5mev; Lima kali lebih sedikit dari yang bisa Anda dapatkan (25.5mev).

Salah satu generator Van de Graaf terbesar yang pernah dibangun, yang terletak di Boston Sciences Museum. Sumber: Beyond My Ken, CC By-Sa 4.0, via Wikimedia Commons

Ini adalah potensi generator van de graaff, sehingga di udara di sekitar bidang logamnya ada pelepasan listrik. Pelepasan ini adalah produk dari ketidakseimbangan muatan listrik, karena bidang memperoleh muatan listrik yang sangat negatif atau sangat positif; Semua tergantung pada bahan dan desainnya.

Artefak ini cukup populer dalam pengajaran fisika dan listrik. Ini karena sukarelawan, saat menyentuh bidang atau kubah logam dari generator kecil, mengalami pengangkatan rambut mereka yang tidak disengaja, yang mengingat listrik.

[TOC]

Bagian Generator Van Graaff

Representasi yang disederhanakan dari pengoperasian generator graff van. Sumber: Dake, dimodifikasi oleh gonfer00, cc by-sa 2.5, via Wikimedia Commons

Dalam gambar superior kita memiliki bagian konvensional untuk generator graaff van. Ini memiliki bingkai vertikal di atasnya oleh bola berongga atau kubah logam (1). Di dalam, kami memiliki pita atau sabuk (4 dan 5) yang terbuat dari bahan polimer dan isolasi, seperti tabung bedah.

Itu dapat melayani Anda: kecepatan sudut rata -rata: definisi dan rumus, latihan terpecahkan

Sabuk ini terus bergerak di antara dua rol: satu superior (3), dan satu lebih rendah (6). Demikian juga, setiap roller memiliki sikat logam terlampir (2 dan 7) yang menyentuh permukaan sabuk. Gerakan sabuk diaktifkan oleh motor listrik yang terhubung ke dasar generator.

Seperti dapat dilihat pada gambar, sphere generator bermuatan positif (+). Oleh karena itu, perlu elektron untuk memasok ketidakseimbangan listrik. Di sinilah elektron (-) yang membuat generator berakhir secara negatif memuat perangkat logam terdekat (8); Untuk akhirnya menghasilkan sengatan listrik (9) ke arah kubah logam.

Sengatan listrik dapat terjadi baik ke arah kubah, atau ke arah perangkat; Yang terakhir terjadi ketika kubah yang bermuatan negatif.

Bagaimana cara kerja generator van graffe?

Seri Triboelektrik

Generator Van de Graaff dapat secara positif atau negatif. Simbol beban akan tergantung pada sifat triboelektrik bahan yang dengannya sabuk dan lapisan roller bawah dibuat.

Misalnya, jika roller bawah ditutupi dengan nilon, tetapi menjadi sabuk karet, maka seri triboelektrik harus diperiksa untuk mengetahui bahan mana yang akan menerima dan mana yang akan menyumbangkan elektron begitu mereka menghubungi kami.

Dengan demikian, nilon untuk menjadi lebih positif, yaitu, lebih jauh dalam seri triboelektrik daripada karet, maka itu akan kehilangan elektron sementara karet akan memenangkannya. Oleh karena itu, sabuk akan akhirnya bergerak atau memobilisasi beban negatif saat mesin generator dihidupkan.

Itu dapat melayani Anda: upaya pemotongan: bagaimana dihitung dan dipecahkan

Sementara itu, jika roller bawah dilapisi dengan silikon, yang sebaliknya akan terjadi: sabuk akan kehilangan elektron, karena silikon lebih negatif daripada karet dalam seri triboelektrik. Dan akibatnya, sabuk akan menggantikan atau memobilisasi beban positif (seperti pada gambar yang sudah dijelaskan).

Pemindahan pemindahan

Triboelektrik hanyalah salah satu dari banyak fenomena listrik (Efek Mahkota dan Fotolistrik, Bucket Es Faraday, Ladang Listrik, dll.) Itu terjadi di generator van de graoff. Tetapi titik pusatnya adalah bahwa ia dapat bergerak, memobilisasi atau "memompa" muatan listrik ke kubah logam.

Setelah roller bawah dimuat secara negatif setelah mesin dioperasikan, dan sabuknya secara positif, elektron rol mulai mengusir orang -orang dari permukaan luar sabuk. Elektron ini bermigrasi, melalui udara, ke sikat yang lebih rendah, di mana mereka akan didorong ke bumi atau perangkat lain.

Sabuk beban positif mencapai roller atas, yang memiliki sifat triboelektrik yang bertentangan dengan roller bawah; yaitu, alih -alih mengisi daya negatif, ia harus kehilangan elektron dan, oleh karena itu, juga menagih secara positif. Dengan demikian, beban positif bergerak ke roller atas dan, akhirnya, menuju sikat atas dalam kontak langsung dengan kubah logam.

Elektron sikat atas diangkut ke roller untuk menetralkan beban. Tapi elektron ini berasal dari permukaan kubah logam. Oleh karena itu, kubah juga memperoleh beban positif.

Sengatan listrik

Kubah, menurut dimensinya, akan mencapai potensi maksimal. Setelah itu, muatan listrik harus seimbang. Menjadi sangat positif, Anda akan menerima elektron dari sumber yang dimuat secara negatif: perangkat yang menerima elektron sikat yang lebih rendah. Dengan demikian, ada sengatan listrik (percikan) dari perangkat (negatif) ke kubah logam (positif).

Dapat melayani Anda: higroskopisitas: konsep, zat higroskopis, contoh

Semakin besar potensi listrik yang dicapai, sebanding dengan dimensi generator, semakin intens pelepasan listrik akan direproduksi. Perhatikan bahwa, jika mereka tidak begitu besar, elektron tidak dapat melakukan perjalanan melalui udara, media dielektrik non -penguasa.

Aplikasi

Guru

Rambut pria ini bermuatan secara elektrik dan saling mengusir karena mereka memiliki beban yang sama dengan bola logam generator. Sumber: Adam Engelhart via Flickr (https: // www.Flickr.com/foto/telux/537906436/in/photostream/)

Jika bola logam bermuatan positif, dan seseorang menyentuhnya, rambut mereka juga akan dimuat secara positif. Muatan yang sama tolak, dan oleh karena itu, rambut akan berbulu dan terpisah satu sama lain. Fenomena ini digunakan untuk tujuan pendidikan dalam kursus di mana elektrostatik diperkenalkan.

Dengan demikian, generator van de graaf dengan ukuran kecil digunakan untuk menarik perhatian para pengamat sehubungan dengan rambut mereka; atau dalam perenungan pelepasan listrik, replika setia yang kita lihat dalam film fiksi ilmiah.

Akselerator partikel

Ketika kubah memusatkan banyak muatan listrik, potensi dihasilkan yang mampu mempercepat partikel subatomik. Untuk tujuan ini, Generator Van Graaf digunakan untuk mereproduksi x -rays dalam studi obat dan fisika nuklir.

Referensi

1. Serway, r. KE. dan Jewett, J. W. (2005). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 2. Edisi Ketujuh. Editorial Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Van de Graaff Generator. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
3. Magnet Academy. (17 Juni 2019). Van de Graaff Generator. Pulih dari: nationalmaglab.org
4. Universitas Seattle. (2020). Elektrostatik - mangkuk aluminium dengan generator van de graaf. Pulih dari: seattleu.Edu
5. John Zavisa. (1 April 2000). Bagaimana Generator Van De Graaff Bekerja. Pulih dari: sains.Howstuffwork.com