شرح فكرة عمل
Van de Graaff Generator
كتب المقال م.محمد رفعت محمود
تعريف فان دي غراف ( Van de Graaff)
هو عبارة عن جهاز يقوم بتوليد الكهرباء الساكنة وهو جهاز اخترعه العالِم روبرت جمسون فان دي غراف في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1929. يتم توليد الكهرباء الساكنة عن طريق جهاز van de graaff generator ولكن تكون القيم التي يتم توليدها من هذا الجهاز هي قيم كبيرة جدا
تعريف الكهرباء الساكنه
والكهرباء الساكنة هي عبارة عن نوع من الشحنات الكهربية المتولدة والتي تكون متراكمة على سطح مادة تنشأ نتيجة احتكاك مادتينتركيب مولد van de graaff generator
- كرة معدنية
- بكرة علوية
- بكرة سفلية
- حزام مطاطي
- موتور كهربي
نظريه عمل van de graaff generator
عندما يدور المحرك في الجهاز فانه بالتالي سوف تدور معه البكرة السفلية التي بدورها تدير الحزام المطاطي والبكرة العلوية , وأثناء دوران الحزام المطاطي سوف تفقد البكرة السفلية المصنوعة من البلاستيك بعض الإلكترونات نتيجة الإحتكاك مع الحزام المطاطي ( لذلك اخترنا أن تكون البكرة من مادة البلاستيك وليس الأمر عشوائياً ) , مما يؤدي إلى شحن البكرة البلاستيكية بشحنة موجبة , والآن هذه البكرة المشحونة بشحنة موجبة سوف تؤثر بالحث ( دون اللمس ) على قطعة النحاس المتصلة بالأرض
( ويؤدي ذلك إلى توهج الهواء ) , وبنفس الوقت تكون أيونات أخرى قد تكونت ذرات هواء جديدة تالنت و تتابع العملية وبما أن قطعة النحاس متصلة مع مصدر كبير للاليكترونيات وهو ( الأرض ) فلان يكون هناك مشكلة في استنفاذ الإلكترونات من قطعة النحاس .
بالنسبه للبكره العلوية الحزام المطاطي سوف يكون بالإلكترونات معه إلى أعلى أثناء دورانه , ولكن البكرة العلوية يجب أن تكون مصنوعة من مادة محايدة كهربائياً لا تحمل شحنة كهربائية أو مادة يمكن ان تشحن بشحنة كهربائية سالبة عند احتكاكها بالمطاط , فعندما تصل الإلكترونات إلى أعلى سوف تتنافر مع البكرة ( إذا كانت مشحونة سلبياً ) أو إذا كانت محايدة , ففي جميع الأحوال لا تجد الإلكترونات منفذاً إلى عبر قطعة النحاس الموصولة مع القبة المعدنية
سوف تعمل على تأين الهواء مرة اخرى وتتجه الإلكترونات نحو قطعة النحاس العلوية ثم تنتشر وتتوزع على سطح القبة , وتتجه أيونات الهواء الموجبة إلى الحزام المطاطي حيث تستعيد الكتروناتها وتعود للتعادل وسوف تطلق مطلقتاً فوتونات تعمل علي توهج الهواء , وهكذا تستمر العملية وتستمر الشحنات بالتزايد على القبة وتحدث فرق في الجهد يقدر بآلاف أو حتى بمئات الآلاف من الفولت.
الشكل التالي يوضح تركيب الجهاز