เครื่องปั่นไฟ Van de Graaff

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1930 ดร. โรเบิร์ตแวนเดอเกรฟซึ่งในเวลานั้นทำงานเป็นนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และทำงานด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์และเทคโนโลยีเร่งการออกแบบพัฒนาและสร้างเครื่องเร่งไฟฟ้าสถิตไฟฟ้าสถิตแรงดันสูง สายพานลำเลียงไอออนไอออน (1933)

ต่อมาในปี 1936 Van de Graaff ได้สร้าง (ทั้งหมดบนหลักการเดียวกัน) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันคงที่ที่ใหญ่ที่สุดในโลก - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff เครื่องตีคู่ประกอบไปด้วยหอคอยสูงสองหลัง

หนังสือพิมพ์ในเวลานั้นเรียกว่าสิ่งประดิษฐ์ของรองศาสตราจารย์ไม่มีอะไรมากไปกว่าการปฏิวัติทำนายให้เขา "ทำปาฏิหาริย์" และ "ค้นพบความลับของธรรมชาติ" ความปั่นป่วนแรงกล้าในสื่อไม่น่าแปลกใจเลยเพราะเครื่องกำเนิดแวนเดอเกรฟสองขั้นตอนที่ใหญ่ที่สุดประกอบด้วยเสาขนาดใหญ่สองคอลัมน์ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเกือบ 2 เมตรแต่ละเสาและสูงประมาณ 15 เมตร (มีทรงกลมโลหะ 4.5 ​​เมตรเส้นผ่านศูนย์กลางด้านบนของเสา ซึ่งถูกจ่ายให้โดยอัตโนมัติด้วยประจุไฟฟ้า) และทำให้สามารถรับความต่างศักย์ 7,000,000 โวลต์ได้

แม้จะมีประสิทธิภาพต่ำของอุปกรณ์โดยรวม (ประมาณ 23%) แต่คนที่เห็นอุปกรณ์ที่ยอดเยี่ยมในที่ทำงานมีความประทับใจที่ลบไม่ออกเนื่องจากการจุดประกายมีความยาวมากกว่าหนึ่งเมตร

พลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff เพียงพอสำหรับงานวิจัยจริง - เพื่อเร่งนิวเคลียสของอะตอมเช่นเดียวกับอนุภาคมูลฐานเช่นโปรตอนและอิเล็กตรอนให้มีความเร็วสูงพอสมควร ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff ที่ใช้ในเครื่องเร่งความเร็วช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุส่วนประกอบของอะตอมซึ่งเป็นโครงสร้างของจักรวาลทางกายภาพ

พวกเขากล่าวว่าความคิดของหลักการของการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงมาที่ Van de Grauf เมื่อเขายังเป็นนักเรียนและดูประกายไฟของไฟฟ้าสถิตย์เป็นครั้งคราวบนเครื่องพิมพ์ที่ใช้งานได้

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีดังนี้ เทปผ้าไหมหรือยาง (เทปอิเล็กทริก) ถูกยืดและหมุนเหมือนสายพานลำเลียงบนลูกกลิ้งคู่หนึ่งซึ่งอยู่ที่ฐานของคอลัมน์ที่สองภายในโพรงของทรงกลมตัวนำที่ด้านบน ลูกกลิ้งที่ต่ำกว่าทำจากโลหะและเชื่อมต่อกับพื้นไฟฟ้าอย่างถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ลูกกลิ้งด้านบนเป็นอิเล็กทริก

แปรงโลหะที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งไฟฟ้าแรงสูงขั้วลบที่เชื่อมต่อโดยตรงกับลูกกลิ้งล่างจะถูกนำไปยังเทปด้านล่างภายใต้ลูกกลิ้งล่างด้วยช่องว่างเล็ก ๆ

ดังนั้นระหว่างลูกกลิ้งล่างกับแปรงเทปอิเล็กทริกจึงเคลื่อนที่ (ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริงเทปมีความกว้างประมาณ 120 ซม.) ภายใต้การกระทำของแรงดันสูง (ประมาณ 20,000 โวลต์) ระหว่างลูกกลิ้งและแปรงอากาศระหว่างพวกเขาจะถูกไอออนและอิออนบวกอากาศวาดโดยแรงประจุไฟฟ้ารีบไปที่ลูกกลิ้งประจุลบ แต่เนื่องจากมีเทปอิเล็กทริกในเส้นทางของไอออนอิออนจึงตกลงบนเทปเพื่อชาร์จด้วยวิธีนี้

เทปเคลื่อนจากล่างขึ้นบนลงมาด้านล่างรับประจุอย่างต่อเนื่องในเวลาเดียวกันประจุจากพื้นผิวจะถูกนำไปใกล้กับลูกกลิ้งส่วนบนอย่างต่อเนื่องเนื่องจากลูกกลิ้งส่วนบนในทรงกลมยังมีแปรงที่อยู่ติดกับมัน แปรงจะลบประจุออกจากเทปและเชื่อมต่อกับผิวด้านในของทรงกลมที่นำไฟฟ้ากลวงถ่ายโอนประจุไปยังภาชนะทรงกลมนี้มากขึ้นเรื่อย ๆ บนพื้นผิวด้านนอกทั้งหมดโดยทั่วไปจะสูบเข้ากับปั๊ม

ความเป็นไปได้พื้นฐานของการสะสมประจุในความสามารถของทรงกลมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff ถูก จำกัด โดยการปลดปล่อยโคโรนาซึ่งเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากการไอออไนเซชันของอากาศรอบ ๆ ทรงกลม ขีด จำกัด ทางทฤษฎีสำหรับทรงกลมที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 4.5 เมตรอยู่ที่ประมาณ 17,000,000 โวลต์

James Staki นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันและอาสาสมัคร Judy Creden แสดงให้เห็นถึงความสามารถของร่างกายมนุษย์ในการทำกระแสไฟฟ้า การบรรยายที่นิวยอร์ก 2509