Générateur Van de Graaff

Au début des années 1930, le Dr Robert Van de Graaf, qui à l'époque travaillait comme chercheur au Massachusetts Institute of Technology et était engagé dans la recherche scientifique dans le domaine de la physique nucléaire et de la technologie des accélérateurs, a développé, conçu et bientôt construit un accélérateur électrostatique haute tension fonctionnant sur le principe d'un électrifié bande transporteuse d'ions air (1933).

Plus tard, en 1936, Van de Graaff a construit (tous sur le même principe) le plus grand générateur électrostatique à tension constante au monde - le générateur tandem Van de Graaff, composé de deux hautes tours.

Les journaux de l'époque qualifiaient l'invention d'un professeur agrégé de révolutionnaire, le prédit de «faire des miracles» et de «découvrir les secrets de la nature». Une telle agitation dans la presse n'est pas du tout surprenante, car le plus grand générateur van de Graaff à deux étages était composé de deux énormes colonnes d'un diamètre de près de 2 mètres chacune et d'une hauteur d'environ 15 mètres (avec des sphères métalliques de 4,5 mètres de diamètre montées sur le dessus des colonnes, à l'intérieur alimenté mécaniquement par une charge électrique) et a permis d'obtenir une différence de potentiel de 7 000 000 volts.

Malgré la faible efficacité de l'appareil dans son ensemble (environ 23%), les personnes qui ont vu un appareil merveilleux au travail ont eu une impression indélébile, car les décharges d'étincelles mesuraient plus d'un mètre de long.

La puissance du générateur Van de Graaff était suffisante pour de vrais travaux de recherche - pour accélérer les noyaux atomiques, ainsi que les particules élémentaires, telles que les protons et les électrons, à des vitesses suffisamment élevées. Le générateur Van de Graaff utilisé dans les accélérateurs a donc aidé les scientifiques à identifier les composants des atomes, qui sont la structure de l'univers physique.

Ils disent que l'idée du principe de fonctionnement d'un générateur haute tension est venue à Van de Grauf quand il était encore étudiant et qu'il regardait de temps en temps les étincelles d'électricité statique sur une presse à imprimer en état de marche.

Le principe de fonctionnement du générateur est le suivant. Le ruban de soie ou de caoutchouc (ruban diélectrique) est étiré et tourne comme une bande transporteuse sur une paire de rouleaux, dont l'un est situé à la base de la colonne, le second à l'intérieur de la cavité de la sphère conductrice en haut. Le rouleau inférieur est en métal et relié galvaniquement au sol, il est entraîné par un moteur. Le rouleau supérieur est diélectrique.

Une brosse métallique connectée à la borne positive de la source haute tension, dont la borne négative est connectée directement au rouleau inférieur, est amenée sur la bande ci-dessous, sous le rouleau inférieur, avec un petit espace.

Ainsi, entre le rouleau inférieur et la brosse, un ruban diélectrique se déplace (dans un vrai générateur, le ruban avait une largeur d'environ 120 cm). Sous l'action d'une haute tension (environ 20 000 volts) entre le rouleau et la brosse, l'air entre eux est ionisé et des ions d'air positifs, attirés par la force de Coulomb, se précipitent vers le rouleau chargé négativement. Mais comme il y a un ruban diélectrique sur le chemin des ions, les ions se déposent sur le ruban, le chargeant de cette façon.

Le ruban se déplace de bas en haut, en dessous il reçoit continuellement une charge, en même temps que la charge de sa surface est prise en continu près du rouleau supérieur, car le rouleau supérieur à l'intérieur de la sphère a également une brosse située à côté. La brosse enlève la charge du ruban et, étant connectée galvaniquement à la surface intérieure de la sphère conductrice creuse, lui transfère la charge, électrisant de plus en plus ce récipient sphérique sur toute sa surface extérieure, le pompant essentiellement, pompant la charge à l'intérieur.

La possibilité fondamentale d'accumulation de charge dans la capacité de la sphère du générateur van de Graaff est limitée par la décharge corona, qui survient inévitablement en raison de l'ionisation de l'air entourant la sphère. La limite théorique pour une sphère d'un diamètre de 4,5 mètres est d'environ 17 000 000 volts.

Le scientifique américain James Staki et la volontaire Judy Creden démontrent la capacité du corps humain à conduire le courant électrique. Conférence à New York, 1966