Generador Van de Graaff

A principis dels anys trenta, el doctor Robert Van de Graaf, que aleshores treballava com a investigador a l’Institut Tecnològic de Massachusetts i es dedicava a la investigació científica en el camp de la física nuclear i la tecnologia d’acceleradors, va desenvolupar, dissenyar i aviat va construir un accelerador electrostàtic d’alta tensió que funcionés sota el principi d’un electrificat. cinta transportadora d’ions d’aire (1933).

Més tard, el 1936, Van de Graaff va construir (tot el mateix principi) el major generador de tensió constant electrostàtic del món: el tàndem Van de Graaff, format per dues torres altes.

Els diaris d’aquella època van anomenar la invenció d’un professor associat gens poc revolucionari, li van predir que “fes miracles” i que “descobriria els secrets de la natura”. No és gens sorprenent una agitació tan forta a la premsa, perquè el generador de van de Graaff de dues etapes més gran consistia en dues enormes columnes amb un diàmetre de gairebé 2 metres cadascuna i una alçada d’uns 15 metres (amb esferes metàl·liques de 4,5 metres de diàmetre muntades a la part superior de les columnes, a l’interior. que es subministrava mecànicament amb una càrrega elèctrica) i va permetre obtenir una diferència de potencial de 7.000.000 volts.

Malgrat la poca eficàcia del conjunt del dispositiu (al voltant del 23%), les persones que van veure un meravellós dispositiu funcionaven tenien una impressió indeleble, perquè les descàrregues d’espurna tenien més d’un metre de longitud.

La potència del generador Van de Graaff era suficient per a treballs reals de recerca: per accelerar nuclis atòmics, així com partícules elementals, com protons i electrons, a velocitats prou altes. Així, el generador Van de Graaff usat en els acceleradors va ajudar als científics a identificar els components dels àtoms, que són l’estructura de l’univers físic.

Diuen que la idea del principi de funcionament d’un generador d’alta tensió va arribar a Van de Grauf quan encara era estudiant i mirava de tant en tant les espurnes d’electricitat estàtica que funcionaven a una impremta de treball.

El principi de funcionament del generador és el següent. Cinta de seda o de goma (cinta dielèctrica) s’estira i gira com una cinta transportadora sobre un parell de corrons, un dels quals es troba a la base de la columna, el segon dins de la cavitat de l’esfera conductor a la part superior. El corró inferior és de metall i connectat galvànicament a terra, és accionat per un motor. El corró superior és dielèctric.

Un pinzell metàl·lic connectat al terminal positiu de la font d’alta tensió, el terminal negatiu del qual està connectat directament al corró inferior, s’acosta a la cinta inferior, sota el corró inferior, amb un petit buit.

Així doncs, entre el corró inferior i el raspall, es mou una cinta dielèctrica (en un generador real, la cinta tenia una amplada d’uns 120 cm). Sota l'acció d'una alta tensió (uns 20.000 volts) entre el corró i el raspall, l'aire que hi ha entre ells és ionitzat i els ions d'aire positius, dibuixats per la força de Coulomb, es precipiten cap al corró negatiu. Però com que hi ha una cinta dielèctrica al camí dels ions, els ions s’instal·len a la cinta, carregant-la d’aquesta manera.

La cinta es mou de baix a dalt, per sota d'ella contínuament rep una càrrega, alhora que la càrrega des de la seva superfície es pren contínuament a prop del corró superior, ja que el corró superior dins de l'esfera també té un pinzell situat al seu costat. El pinzell elimina la càrrega de la cinta i, connectat galvànicament a la superfície interior de l’esfera conductora buida, la transfereix a la càrrega, cada vegada més electrificant aquest envàs esfèric sobre tota la seva superfície exterior, essencialment bombejant-la, bombant la càrrega cap a dins.

La possibilitat fonamental d’acumulació de càrrega en la capacitat de l’esfera del generador de van de Graaff està limitada per la descàrrega de corona, que inevitablement es produeix a causa de la ionització de l’aire que envolta l’esfera. El límit teòric per a una esfera amb un diàmetre de 4,5 metres és d'aproximadament 17.000.000 volts.

El científic nord-americà James Staki i la voluntària Judy Creden demostren la capacitat del cos humà de conduir corrent elèctric. Conferència a Nova York, 1966

Comments

[#1 Dmitry]

Molt interessant! Bastard.