# data[].attributes.attachment_link.title
Высоковольтные приборы

# data[].attributes.attachment_link.title
DIY 40000 volt Van Der Graaff (battery powered)

# data[].attributes.body
Моторик - есть
Лента - кровоостанавливающий жгут
Корпус из труб или балок
шар металлический - есть в кабинете физики
"токосъемники"
ролики - можно напечатать

# data[].attributes.attachment_link.provider_name
Форум самодельщиков

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
вышеупомянутый

# data[].attributes.attachment_link.title
Самодельный генератор Ван де Граафа

# data[].attributes.attachment_link.description
Почитав ваши мучения в теме про вышеупомянутый генератор, я решил сделать свой. Понадобится ПВХ труба 5см диаметром, плоский резиновый жгут(думаю поч...

# data[].attributes.attachment_link.title
How to Make An Easy Van de Graaff Generator - DIY Extra

# data[].attributes.attachment_link.title
Tiny Van de Graaf generator / Мини генератор Ван де Граафа

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Генератор Ван де Граафа - электростатический генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году и позволял получать разность потенциалов до 80 киловольт. В 1931 и 1933 годах им же были построены более мощные генераторы, позволившие достичь напряжения в 1 миллион и 7 миллионов вольт соответственно.

Простой генератор Ван де Граафа состоит из диэлектрической (шёлковой или резиновой) ленты (4 на рисунке "Схема генератора"), вращающейся на роликах 3 и 6, причём верхний ролик диэлектрический, а нижний металлический и соединён с землёй. Один из концов ленты заключён в металлическую сферу 1. Два электрода 2 и 5 в форме щёток находятся на небольшом расстоянии от ленты сверху и снизу, причём электрод 2 соединён с внутренней поверхностью сферы 1. Через щетку 5 воздух ионизируется от источника высокого напряжения 7, образующиеся положительные ионы под действием силы Кулона движутся к заземлённому 6 ролику и оседают на ленте; движущаяся лента переносит заряд внутрь сферы 1, где он снимается щёткой 2; под действием силы Кулона заряды выталкиваются на поверхность сферы, и поле внутри сферы создаётся только дополнительным зарядом на ленте. Таким образом, на внешней поверхности сферы накапливается электрический заряд. Возможность получения высокого напряжения ограничена коронным разрядом, возникающим при ионизации воздуха вокруг сферы.

Напряженность электрического поля вблизи выступов больше, чем на ровной поверхности, поэтому для уменьшения коронирования поверхность сферы тщательно шлифуют. Напряженность поля, при котором возникает коронный разряд на воздухе при нормальном атмосферном давлении, составляет примерно 30 кВ/см. Такая напряженность достигается тем быстрее, чем меньше радиус сферы:

.

Поэтому для получения больших разностей потенциалов размер сферы увеличивают (до 10 м в диаметре). Предельная разность потенциалов, которую возможно практически получить с помощью генератора Ван де Граафа, составляет примерно В.[2]

В современных электростатических генераторах высокого напряжения (аналогичных по принципу действия генератору Ван де Граафа) вместо лент используются цепи, которые состоят из чередующихся металлических и пластиковых звеньев. Эти устройства называются пеллетронами, поскольку электрический заряд переносится не диэлектрической лентой-транспортёром, а цепью, состоящей из электропроводящих звеньев - пеллетов (от англ. pellet - гранула, шарик), изолированных один от другого.

Исторически изначально генераторы Ван де Граафа применялись в ядерных исследованиях для ускорения различных заряженных частиц. В настоящее время их роль в ядерных исследованиях уменьшилась по мере развития иных способов ускорения частиц.

Они продолжают использоваться для моделирования процессов, происходящих при ударе молний, для имитации грозовых разрядов на земле.

В научно-фантастическом романе Е. Л. Войскунского и И. Б. Лукодьянова "Экипаж Меконга" генератор Ван де Граафа используется для придания свойства проницаемости твёрдым телам.

В фантастической повести братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу" с генератором Ван де Граафа сравнивается вымышленное устройство - часть оборудования, используемого в отделе линейного счастья НИИЧАВО: "Я... полюбовался, как работает гигантский дистиллятор Детского Смеха, похожий чем-то на генератор Ван де Граафа. Только в отличие от генератора он работал совершенно бесшумно и около него хорошо пахло".

# data[].attributes.attachment_link.title
Генератор Ван де Граафа - Википедия

# data[].attributes.attachment_link.description
Генератор Ван де Граафа - электростатический генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году и позволял получать разность потенциалов до 80 киловольт.

# data[].attributes.attachment_link.title
Как сделать Генератор Ван де Граафа из ПВХ трубы

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Итак, первое, что нужно сделать, это собрать все необходимые компоненты. Они включают в себя: 1 карандаш, два старых высохших пасты, кусок трубу ПВХ, одна мертвая лампочка, длинный кусок резинки, скрепка, алюминиевая фольга, скотч, один маленький двигатель от игрушки, девятивольтовая батарея, и немного провода, ну и основание - деревянная дощечка. Все видно на фото:

Первым шагом на ваших действий станет сверления отверстия под трубку в основании основания. Нужно взять дрель с перьевым сверлом нужного диаметра, чтобы ПВХ трубка плотно входила.

Следующее, вы делаете два сквозных отверстия через обе стороны трубки. Расстояние между отверстиями такое, чтобы при вставке пасты и натягом между пастами резинки так чтоб резинка была слегка натянута. Убедитесь, что резинка сидит не слишком туго иначе она будет остановить двигатель.

Затем делаем еще два отверстия в трубке. Первое отверстие должны быть просверлено чуть выше первого на той же оси. Второе отверстие должно быть прямо перпендикулярно нижнему. Внимательно посмотрите на фото :

Теперь необходимо вытащить чернила из пасты. Я использовал ленту галстук, как те, которые приходят с мешки для мусора, чтобы очистить пасту. Что используете Вы думайте сами.

Далее вам вырезать кусок пасты по длине внутренний диаметр труб из ПВХ. Затем возьмите скрепку и вырежьте кусочек достаточной длины, так чтоб кусочек выступал из трубки как минимум на сантиметр. Смотрите фото:

Как Вы наверное догадались таких валика нам понадобится два. Перед сборкой необходимо собрать диэлектрическую пленку. Она делается из скотча и нашей резинки. Резинка обклеивается скотчем, чтоб клеящие стороны были слеины друг с другом. Можно и не обклеивать полоску скотча, а просто надеть с верху резинку для прижимку к нашим роликам.

Потом возьмем ластик от карандаша и соберём нашу конструкцию как показано на рисунке ниже. Для надежности соединения супер клеем вал мотора приклеивается к ластику и скрепке.

Следующим шагом будем добавить щетки, которые собирают заряд. Нижняя кисть, как показано на картинке слева проходит через отверстие в нижней части, конечик проволоки должен быть размохрён. Вы должны убедиться, что кисти близки к резинке, но не должны прикосаться к ней. Верхняя кисть, как показано на рисунке справа проходит через верхнее отверстие.

Следующий этап и финал - обклеиваем сгоревшую лампочку куском алюминиевой фольги. Ключевую роль в обеспечении алюминиевого проводини больше заряда для того чтобы собрать его как можно больше. Потом к этой фольге на лампе подключаем верхний провод и нашу лампу-электрод вставляем на верх всей конструкции. Ну, вот что вы теперь знаете, как построить самим генератор Ван де Графа.

Вот и всё! Ну а теперь можно по играться со статическим электричеством

Принцип действия генератора Ван де Граафа очень похож на принцип работы машины Вимсхурста, но вместо вращающихся дисков в ней используется движущийся ремень на двух шкивах. Ремень электризуется от трения о нижний шкив (в больших машинах на него подают дополнительно напряжение от высоковольтного источника, в маленьких хватает трения), а на верхнем конце ремня заряд снимается и накапливается на поверхности шара. Большие генераторы Ван де Граафа способны развивать напряжения в миллионы вольт и имеют в высоту несколько метров.
Возврат к списку

# data[].attributes.attachment_link.title
Генератор Ван де Граафа своими руками

# data[].attributes.attachment_link.description
Это инструкции о том, как я построил Генератор Ван де Графа своими руками из некому ненужного мусора. Вот он на рисунке: Итак, первое, что нужно сделать, это собрать все необходимые компоненты. Они включают в себя: 1 карандаш, два старых высохших пасты, ку

# data[].attributes.attachment_link.title
Генератор Ван де Граафа своими руками: просто и быстро даже для новичков

# data[].attributes.attachment_link.description
Электростатический генератор Ван де Граафа: принцип действия, перечень материалов, профессиональные рекомендации по сборке своими руками.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Одним из интересных высоковольтных устройств является генератор Ван де Граафа, прибор, создающий высокую разность потенциалов за счёт электризации диэлектрической ленты, движущейся по двум роликам. В зависимости от масштаба устройства варьируется и максимальное напряжение, оно может составлять от нескольких десятков киловольт для небольших настольных генераторов и заканчивая миллионами вольт для больших устройств, которые могут использоваться в научных и демонстрационных целях. С помощью генератора Ван де Граафа возможно проводить множество зрелищных экспериментов, например, наблюдать, как мелкие конфетти разлетаются вверх от воздействия электрических сил или волосы человека встают вверх "дыбом", если определённым образом соединить тело человека с разрядником. Для сборки генератора не понадобится каких-либо специфичных деталей - всё можно либо найти дома, либо купить в ближайших строительных магазинах. Общая схема генератора показана ниже.

Изготовление Генератора Ван де Граафа своими руками

Конструктивно генератор представляет собой трубу, внутри которой вращается диэлектрическая лента. Два ролика, вверху и внизу трубы, обеспечивают нужное натяжение ленты, нижний ролик также является приводным и соединяется с валом двигателя, который будет раскручивать ленту. В верхней части трубы закреплена массивная металлическая сфера, которая будет являться накопителем заряда. Форма сферы подходит для этой цели лучшим образом, ведь она не имеет никаких острых выступов, а потому будет наиболее эффективно накапливаться заряд: острые выступы могут приводить к возникновению коронного разряда, через который стекает накопленный заряд. Для изготовления простого домашнего генератора в качестве сферы можно будет использовать большую кастрюлю, установив её в перевёрнутом виде, в качестве ленты идеально подойдёт кровоостанавливающий жгут из аптеки, ролики можно вырезать, например, из дерева, пеноплекса, либо разобрать малярный валик. В качестве трубы-корпуса отлично подойдёт канализационная труба диаметром 10-11 см. Приводить в движение ленту можно с помощью шуруповёрта, если он имеет большие обороты, либо с помощью различных достаточно мощных моторов от игрушек или радиоуправляемых моделей. Сборка начинается с поиска подходящих компонентов.

При использовании канализационной трубы диаметром 11 см оптимальная высота конструкции будет составлять около 1 метра. Вся конструкция будет устанавливаться на подставку из обрезка доски.

В качестве двигателя для вращения ленты я использую приводной узел от радиоуправляемого вертолёта, который представляет собой пару двигателей, которые совместно вращают большую шестерню, при этом образуется редуктор, понижающий обороты до нужного уровня и повышающий крутящий момент. Ведомая шестерня крепится на шпильку М4, которая проходит сквозь всю трубу в нижней части, в дальнейшем на ней будет крепится вал с роликом. Как показала практика, достаточно одного вертолётного мотора - несмотря на большие размеры, такие моторы имеют приличную мощность и легко крутят всю ленту внутри корпуса.

Сверху моторы прижимаются металлической полосой, предварительно установлена соосность всех шестерёнок. Предпочтительнее использовать для питания двигателя в генераторе Ван де Граафа аккумуляторные источники питания, никак не связанные с сетью, даже через трансформаторную гальваническую развязку.

На картинках выше показан нижний ролик. Его удалось выточить из двух кусочков утеплителя пеноплекса, придав бочкообразную форму. Обратите внимание, что форма должна быть именно бочкообразной, с небольшим плавным утолщением посередине - если вал будет полностью ровным, лента будет то и дело соскакивать. Немалую роль в постройке генератора играет материал валиков - нижний должен быть металлическим, а верхний - пластиковым. При этом делать нижний вал цельнометаллическим не обязательно, достаточно покрыть его сверху проводящей фольгой, эта фольга также должна электрически соединяться с валом, на котором сидит ролик.

Верхний ролик я взял готовый от малярного валика, он идеально подходит по форме и размерам. Ролик аналогично нижнему устанавливается на шпильку м4, которая в пазы устанавливается на верхнюю часть трубы, что можно увидеть на фото ниже.

Кровоостанавливающий жгут продаётся практически в каждой аптеке, он обладает нужными свойствами для переноса заряда, а также достаточно эластичный. Купленный жгут следует отмыть от талька, высушить, и после этого отрезать до нужной длины с небольшим запасом. Для того, чтобы ленту жгута превратить в замкнутый круг концы можно просто склеить суперклеем с нахлёстом 2-3 см, прочности такого соединения оказалось более чем достаточно.

Следующая часть генератора - щётки, через которые заряд будет "наносится" на ленту и "стекать" с неё в верхнюю металлическую сферу. Щётки рекомендую сделать из отрезка многожильного кабеля, который оголяется от изоляции, распушается и припаивается на текстолитовые пластинки. Изготовить следует две такие щётки, на нижний ролик и на верхний. Нижняя щётка будет соединяться с нижним роликом и подключаться к заземлению, а верхняя будет подключена к металлической сфере. На фото ниже представлены готовые щётки.

Устанавливаются щётки непосредственно возле роликов вверху и внизу, расстояние от ленты до кончиков щёток должно быть минимально возможным, но при этом лента не должна их задевать. Ниже можно увидеть установленные щётки вверху и внизу соответственно.

Теперь осталось сделать опоры, на которые встанет верхняя сфера - в моём случае ей нашёлся более доступный аналог в виде перевёрнутой кастрюли. Торчащий выше уровня опор отрезок проволоки соединён со щёткой, он будет обеспечивать её контакт со сферой.

В нижней части конструкции с помощью такого же кусочка проволоки обеспечивается контакт вала, ролика и щёлки с заземлением. Обратите внимание, что для работы генератора обязательно наличие хорошего заземления.

В последнюю очередь устанавливается сфера, теперь генератор готов к запуску. При включении будет возникать разность потенциалов между заземлением (нижний ролик) и верхней сферой. Нарастать она будет до тех пор, пока не возникнет электрический пробой по воздуху или трубе, либо пока скорость нарастания заряда не превысит скорость его "стекания" со сферы из-за коронных разрядов. Эффективность работы генератора сильно зависит от влажности воздуха - чем более влажный воздух, тем больше потерь на коронный разряд, соответственно меньшего напряжения получится достичь. Увеличить скорость нарастания заряда можно путём увеличения скорости вращения ленты, при этом увеличиваться также будет и максимальное напряжение генератора. Для того, чтобы разрядить сферу, следует приблизить к ней заземлённый металлический предмет. Если этот предмет будет иметь острые грани - заряд стечёт плавно в виде коронного разряда, который можно увидеть только в полной темноте. Если же предмет будет с плавными линиями, то при приближении его на определённое расстояние к сфере произойдёт электрический пробой воздуха с довольно громким звуком и вспышкой. При экспериментах с генератором следует быть осторожным, несмотря на то, что он имеет крайне низкую мощность, импульсы напряжения в сотни киловольт могут причинить вред здоровью.

Смотрите видео

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
персональная рекомендательная система

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
машинное обучение

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
персонализация

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
интересы пользователей

# data[].attributes.attachment_link.title
Как сделать Генератор Ван де Граафа из ПВХ трубы

# data[].attributes.attachment_link.description
Одним из интересных высоковольтных устройств является генератор Ван де Граафа, прибор, создающий высокую разность потенциалов за счёт электризации диэлектрической ленты, движущейся по двум роликам. В зависимости от масштаба устройства варьируется и максимальное напряжение, оно может составлять от нескольких десятков киловольт для небольших настольных генераторов и заканчивая миллионами вольт для больших устройств, которые могут использоваться в научных и демонстрационных целях.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Как любитель ядерной физики и ускорительной техники я всегда нахожусь в поиске новых источников высокого напряжения. Обычно таким устройством оказывается нечто на основе большого трансформатора, умножителя напряжения или их комбинации. Но существует и множество других методов генерации высокого напряжения, которые зачастую не учитываются и рассматриваются как устаревшие. Один из них - это старый добрый генератор Ван де Граафа, изобретённый ещё в 1929 году. О сборке подобного устройства собственными силами и пойдёт речь в данной статье.

Генератор Ван де Граафа (VDG, Van de Graaf Generator) удивительная машина, способная достигать мегавольтового диапазона и использовавшаяся в ускорителях постоянного тока. Самым известным примером подобного устройства является Westinghouse Atom Smasher (ядерный ускоритель Ван де Граафа), который применялся для вызова первого зарегистрированного процесса фотоделения.

В своём принципе генераторы Ван де Граафа очень просты, но с течением времени претерпели множество изменений и доработок, обретя свою конечную форму в виде пелетрона. Эта их модификация до сих пор используется при создании небольших высоковольтных ускорителей, выпускаемых в основном компанией High Voltage Engineering, основанной самим мистером Ван де Граафом.

Желая немного отвлечься от экзаменов текущего семестра, я решил создать самовозбуждающуюся версию такого генератора в его простейшей форме. Конструкция будет состоять преимущественно из 3D-печатных, выточенных и вырезанных лазером деталей, а также включать кое-какие компоненты из хозяйственного магазина и садового инструментария.

В основе моего генератора лежит акриловая пластина, на которой установлен двигатель от старого садового инструмента, подшипники для нижнего ролика и держатель для трубки, через которую проходит передающий заряд ремень. Здесь же, подвешенная над ремнём и нижним роликом, установлена нижняя щётка для передачи заряда.

Верхняя часть генератора по своей конструкции ещё проще. Она состоит из установленной на трубе 3D-печатной детали, в которую впаяны резьбовые вставки для фиксации подшипниковых узлов под верхний ролик, а также второй щётки. Узлы подшипников закреплены на резьбовых шпильках, на которых установлена железная платформа, удерживающая верхнюю сферу. Щётка напрямую подсоединена к узлам подшипников через шпильку. В ходе экспериментов я не обнаружил разницы между тем, подключены подшипники к щётке или нет.

Ремень передачи заряда сделан из фитнес-резинки "Thera-Band Gold". Ширина этой резинки 120мм, но мой проект предполагал ширину 80мм и замкнутую петлю, а не просто прямой ремень. Для обрезки ленты в нужный размер хорошо подошёл дисковый нож (не стоит пытаться обрезать её с помощью скальпеля или чего-то подобного), после чего я склеил концы в форме V, чтобы более эффективно распределить получившийся нахлест вдоль шва. Сами ролики сделаны из ПТФЭ и нейлона 6-6, оба 80мм в длину и 25мм в диаметре. При этом их края сужаются с уклоном в 5° для обеспечения правильного хода ленты. Крепятся ролики на своих осях стопорными винтами М4.

Последний элемент - это верхняя сфера, которая выполняет несколько функций. Она сохраняет передаваемый заряд, накапливая напряжение, обеспечивает гладкую поверхность для поддержания высокого напряжения пробоя, а также выступает в роли клетки Фарадея, сохраняя внутреннее электрическое поле свободным. Последняя её задача является наиболее важной, поскольку обеспечивает преобразование VDG в реальный источник тока, независимо от напряжения на его выводах.

Основная часть - это стальная полая сфера диаметром 30см, купленная в отделе садового декора. В этой сфере я проделал отверстие, а на получившуюся кромку приклеил гладкий бортик, который отрезал от миски для собачьего корма.

Удерживается сфера на генераторе магнитом, прикреплённым к стальной пластине над верхним роликом. Сам магнит я зафиксировал на термоклей, отцентровав относительно отверстия снизу.
Установив ПТФЭ-ролик внизу и нейлоновый вверху, я получаю на электроде положительное напряжение при силе тока от 15 до 20мкA. Для лучшей видимости разрядов пробоя я дополнительно собрал стойку с заземлённым электродом, представляющую собой зафиксированный на деревянной основе стержень из текстолита, на котором установлена сфера диаметром 100мм. В зависимости от влажности окружающего воздуха генерируются разряды длиной от 20 до 50см. При превышении этого диапазона разряд бьёт уже в воздух, а не в заземлённый электрод.

Если я решу собрать новую версию этого генератора для использования в качестве источника питания, то кое-что сделаю иначе. Во-первых, реализую его с внешним возбуждением, что позволит с лёгкостью контролировать поступающий ток и полярность. Основное отличие генераторов с внешним возбуждением в том, что они не опираются на трибоэлектрический эффект, а используют для передачи заряда на ленту металлические ролики и высоковольтное смещение на нижней щётке.

Также можно повысить передаваемый ток, установив несколько щёток в разных положениях, что обеспечит зарядку терминала при движении ленты как вверх, так и вниз.

Ещё одной значительной доработкой стало бы более эффективное формирование силовых линий поля с целью снижения напряжённости электрического поля на электроде и уменьшения количества разрядов по воздуху. Поскольку верхний электрод сферический, его электрическое поле пропорционально 1/r², в связи с чем на поверхности оно имеет высокую плотность.

Кроме того, установка между электродом и заземлённым основанием градуирующих колец, подключённых через высокоомный делитель напряжения, позволит сделать напряжённость поля более линейной по всей его протяжённости.

Градуирующие кольца можно встретить в коммерческих ускорителях Ван де Граафа. Они эффективно помогают получить более высокое и стабильное напряжение.

Коммерческий VDG-ускоритель со множеством градуирующих колец. Фото с Science Museum Group

Это линейное выравнивание можно легко продемонстрировать с помощью простого скрипта Python, который строит сферическое и идеализированное линейное поле при любых заданных параметрах напряжения, размера сферы и расстояния до земли. Естественно, он содержит ряд серьёзных допущений, но при этом очень хорошо отражает основную идею. Общепринятым значением для формирования разряда в воздушной среде считается 1МВ/м.

Telegram-канал и уютный чат для клиентов

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
ruvds_перевод

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
генератор ван де граафа

# data[].attributes.attachment_link.title
Самодельный генератор Ван де Граафа

# data[].attributes.attachment_link.description
Как любитель ядерной физики и ускорительной техники я всегда нахожусь в поиске новых источников высокого напряжения. Обычно таким устройством оказывается нечто на основе большого трансформатора, умножителя напряжения или их комбинации. Но существует и множество других методов генерации высокого напряжения, которые зачастую не учитываются и рассматриваются как устаревшие.

# data[].attributes.attachment_link.title
Генератор Ван де Граафа. Простой физический эксперимент с электричеством.

# data[].attributes.attachment_link.title
Van De Graaff Generator - Definition, Principle, Experiment, Example

# data[].attributes.attachment_link.title
Positive and Negative Van de Graaff Generator Experiments

# data[].attributes.attachment_link.title
Генератор Ван де Граафа (в процессе изготовления)

# data[].attributes.attachment_link.title
Van Der Graaf generator shows off it's tricks /// Homemade  Science with Bruce Yeany

# data[].attributes.attachment_link.title
Как сделать генератор Ван де Граафа ?__ Van de Graaff generator.

# data[].attributes.attachment_link.title
ГЕНЕРАТОР ВАН ДЕ ГРААФА-1

# data[].attributes.attachment_link.title
Как получить высокое напряжение? Генератор Ван де Граафа

# data[].attributes.attachment_link.title
Необычный способ получения высокого напряжения

# data[].attributes.attachment_link.title
[Russian] DIY 40000 volt Van Der Graaff (battery powered) [DownSub.com]