Máy phát điện Van de Graaff

Đầu những năm 1930, Tiến sĩ Robert Van de Graaf, lúc đó làm nghiên cứu viên tại Viện Công nghệ Massachusetts và tham gia nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực vật lý hạt nhân và công nghệ máy gia tốc, đã phát triển, thiết kế và sớm chế tạo máy gia tốc tĩnh điện cao áp hoạt động theo nguyên lý điện khí hóa cao băng tải ion không khí (1933).

Sau đó, vào năm 1936, Van de Graaff đã chế tạo (tất cả theo cùng một nguyên tắc) máy phát điện áp không đổi tĩnh điện lớn nhất thế giới - máy phát song song Van de Graaff, bao gồm hai tháp cao.

Báo chí thời đó gọi là phát minh của một phó giáo sư không thua gì cách mạng, dự đoán ông sẽ "thực hiện phép lạ" và "khám phá bí mật của tự nhiên". Một sự khuấy động mạnh mẽ như vậy trên báo chí không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì máy phát điện van de Graaff hai tầng lớn nhất bao gồm hai cột lớn với đường kính gần 2 mét và chiều cao khoảng 15 mét (với các quả cầu kim loại có đường kính 4,5 mét gắn trên đỉnh cột, bên trong được cung cấp một cách cơ học với một điện tích) và làm cho nó có thể đạt được mức chênh lệch tiềm năng là 7.000.000 vôn.

Mặc dù hiệu suất thấp của toàn bộ thiết bị (khoảng 23%), những người nhìn thấy một thiết bị tuyệt vời tại nơi làm việc có một ấn tượng không thể xóa nhòa, vì phóng tia lửa dài hơn một mét.

Sức mạnh của máy phát Van de Graaff là đủ cho công việc nghiên cứu thực tế - để tăng tốc hạt nhân nguyên tử, cũng như các hạt cơ bản, như proton và electron, đủ tốc độ cao. Vì vậy, máy phát điện Van de Graaff được sử dụng trong máy gia tốc đã giúp các nhà khoa học xác định các thành phần của nguyên tử, là cấu trúc của vũ trụ vật lý.

Họ nói rằng ý tưởng về nguyên lý hoạt động của một máy phát điện cao thế đã đến với Van de Grauf khi anh vẫn còn là một sinh viên và thỉnh thoảng nhìn thấy tia lửa điện tĩnh chạy trên một máy in đang hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện như sau. Băng lụa hoặc cao su (băng điện môi) được kéo dài và xoay như băng chuyền trên một cặp con lăn, một trong số đó nằm ở chân cột, cái thứ hai bên trong khoang của quả cầu dẫn ở trên cùng. Các con lăn thấp hơn được làm bằng kim loại và kết nối điện với mặt đất, nó được điều khiển bởi một động cơ. Các con lăn trên là điện môi.

Một bàn chải kim loại được kết nối với cực dương của nguồn điện áp cao, cực âm được nối trực tiếp với con lăn dưới, được đưa đến băng bên dưới, dưới con lăn dưới, với một khe nhỏ.

Vì vậy, giữa con lăn dưới và bàn chải, một băng điện môi di chuyển (trong một máy phát thực, băng có chiều rộng khoảng 120 cm). Dưới tác động của điện áp cao (khoảng 20.000 vôn) giữa con lăn và bàn chải, không khí giữa chúng là các ion không khí bị ion hóa và dương, được kéo bởi lực Coulomb, lao đến con lăn tích điện âm. Nhưng vì có một băng điện môi trong đường đi của các ion, nên các ion lắng xuống băng, sạc nó theo cách này.

Băng di chuyển từ dưới lên trên, bên dưới nó liên tục nhận được một điện tích, đồng thời điện tích từ bề mặt của nó liên tục được lấy gần con lăn phía trên, vì con lăn phía trên bên trong quả cầu cũng có một bàn chải nằm bên cạnh nó. Bàn chải sẽ loại bỏ điện tích khỏi băng và được kết nối điện với bề mặt bên trong của quả cầu dẫn rỗng, chuyển điện tích sang nó, ngày càng nhiều điện hóa vật chứa hình cầu này trên toàn bộ bề mặt bên ngoài của nó, chủ yếu là bơm nó, bơm điện vào nó.

Khả năng tích lũy điện tích cơ bản trong khả năng của quả cầu của máy phát van de Graaff bị hạn chế bởi sự phóng điện corona, chắc chắn phát sinh do sự ion hóa không khí xung quanh quả cầu. Giới hạn lý thuyết cho một quả cầu có đường kính 4,5 mét là khoảng 17.000.000 vôn.

Nhà khoa học người Mỹ James Staki và tình nguyện viên Judy Creden chứng minh khả năng cơ thể con người dẫn dòng điện. Bài giảng ở New York, 1966

Comments

[#1 Dmitry]

Rất thú vị! Khốn kiếp.