Penjana Van de Graaff

Pada awal 1930-an, Dr. Robert Van de Graaf, yang pada masa itu bekerja sebagai penyelidik di Massachusetts Institute of Technology dan terlibat dalam penyelidikan saintifik dalam bidang fizik nuklear dan teknologi pemecut, dibangunkan, direka, dan tidak lama lagi membina pemecut elektrostatik voltan tinggi beroperasi berdasarkan prinsip elektrik ion conveyor belt (1933).

Kemudian, pada 1936 Van de Graaff dibina (semua pada prinsip yang sama) penjana voltan malar elektrostatik terbesar di dunia - penjana tandem Van de Graaff, yang terdiri daripada dua menara yang tinggi.

Akhbar-akhbar pada masa itu memanggil pencipta profesor bersekutu tidak ada yang revolusioner, meramalkan dia untuk "melakukan mukjizat" dan "menemui rahasia alam." Pengadukan yang kuat dalam akhbar itu tidak menghairankan, kerana penjana dua peringkat van de Graaff terbesar terdiri daripada dua tiang besar dengan diameter hampir 2 meter setiap satu dan ketinggian kira-kira 15 meter (dengan sfera logam 4.5 meter diameter dipasang di atas lajur, di dalam yang secara mekanikal dibekalkan dengan cas elektrik) dan memungkinkan untuk memperoleh perbezaan potensi 7,000,000 volt.

Walaupun kecekapan rendah peranti secara keseluruhan (kira-kira 23%), orang yang melihat peranti yang indah di tempat kerja mempunyai kesan yang tidak dapat dilupakan, kerana pelepasan percikan lebih dari satu meter panjang.

Kuasa penjana Van de Graaff cukup untuk kerja penyelidikan sebenar - untuk mempercepatkan nukleus atom, serta zarah asas, seperti proton dan elektron, hingga kelajuan yang cukup tinggi. Jadi penjana Van de Graaff yang digunakan dalam pemecut membantu saintis mengenal pasti komponen-komponen atom, yang merupakan struktur alam semesta fizikal.

Mereka mengatakan bahawa idea tentang prinsip operasi penjana voltan tinggi datang ke Van de Grauf ketika dia masih seorang pelajar dan menyaksikan bunga api elektrik statik dari semasa ke semasa berjalan pada mesin percetakan kerja.

Prinsip operasi penjana adalah seperti berikut. Sutera atau pita getah (pita dielektrik) diregangkan dan berputar seperti tali pinggang penghantar pada sepasang penggelek, yang mana terletak di bahagian bawah lajur, yang kedua di dalam rongga yang mengendalikan sfera di bahagian atas. Roller yang lebih rendah diperbuat daripada logam dan terhubung ke tanah, digerakkan oleh motor. Roller atas adalah dielektrik.

Berus logam yang terhubung ke terminal positif sumber voltan tinggi, terminal negatif yang disambungkan terus ke roller bawah, dibawa ke pita di bawah, di bawah roller bawah, dengan jurang yang kecil.

Oleh itu, di antara roller bawah dan berus, pita dielektrik bergerak (dalam penjana sebenar, pita itu mempunyai lebar kira-kira 120 cm). Di bawah tindakan voltan tinggi (kira-kira 20,000 volt) di antara roller dan berus, udara di antaranya ion terion dan ion udara positif, ditarik oleh daya Coulomb, tergesa-gesa ke roller bermuatan negatif. Tetapi kerana terdapat pita dielektrik di dalam laluan ion, ion-ion itu menetap di pita, mengenakannya dengan cara ini.

Pita bergerak dari bawah ke atas, di bawahnya terus menerima caj, pada masa yang sama tangkapan dari permukaannya terus diambil berhampiran roller atas, kerana roller atas di dalam sfera juga mempunyai berus yang terletak di sebelahnya. Berus mengalihkan tuduhan dari pita, dan secara terhubung terhubung ke permukaan dalaman sfera menjalankan berongga, memindahkan tuduhan padanya, semakin banyak menguatkan bekas sfera ini ke atas seluruh permukaan luarnya, pada dasarnya mengepamnya, mengepam caj ke dalamnya.

Kemungkinan asas pengumpulan caj dalam kapasiti sfera van de Graaff penjana adalah terhad oleh pelepasan korona, yang tidak dapat tidak timbul kerana pengionan udara mengelilingi sfera. Had teoretis untuk sfera dengan garis pusat 4.5 meter adalah kira-kira 17,000,000 volt.

Saintis Amerika James Staki dan sukarelawan Judy Creden menunjukkan keupayaan tubuh manusia untuk menjalankan arus elektrik. Kuliah di New York, 1966