Generatore Van de Graaff

All'inizio degli anni '30, il dott. Robert Van de Graaf, che a quel tempo lavorava come ricercatore presso il Massachusetts Institute of Technology ed era impegnato nella ricerca scientifica nel campo della fisica nucleare e della tecnologia dell'acceleratore, sviluppò, progettò e presto costruì un acceleratore elettrostatico ad alta tensione operando secondo il principio di un elettrificato nastro trasportatore di ioni d'aria (1933).

Più tardi, nel 1936, Van de Graaff costruì (tutti sullo stesso principio) il più grande generatore di tensione costante elettrostatica del mondo - il generatore tandem di Van de Graaff, costituito da due alte torri.

I giornali di quel tempo chiamavano l'invenzione di un professore associato a dir poco rivoluzionario, lo predicavano di "compiere miracoli" e "scoprire i segreti della natura". Una forte agitazione nella stampa non sorprende affatto, perché il più grande generatore a due stadi di Van de Graaff consisteva in due enormi colonne con un diametro di quasi 2 metri ciascuna e un'altezza di circa 15 metri (con sfere metalliche di 4,5 metri di diametro montate sulla parte superiore delle colonne, all'interno che è stato fornito meccanicamente con una carica elettrica) e ha permesso di ottenere una differenza potenziale di 7.000.000 di volt.

Nonostante la bassa efficienza del dispositivo nel suo complesso (circa il 23%), le persone che hanno visto un dispositivo meraviglioso al lavoro hanno avuto un'impressione indelebile, poiché le scariche di scintilla erano lunghe più di un metro.

La potenza del generatore di Van de Graaff era sufficiente per un vero lavoro di ricerca - per accelerare i nuclei atomici, così come le particelle elementari, come protoni ed elettroni, a velocità sufficientemente elevate. Quindi il generatore di Van de Graaff utilizzato negli acceleratori ha aiutato gli scienziati a identificare i componenti degli atomi, che sono la struttura dell'universo fisico.

Dicono che l'idea del principio di funzionamento di un generatore ad alta tensione è venuta a Van de Grauf quando era ancora uno studente e guardava di tanto in tanto le scintille dell'elettricità statica in esecuzione su una macchina da stampa funzionante.

Il principio di funzionamento del generatore è il seguente. Il nastro di seta o di gomma (nastro dielettrico) è allungato e ruota come un nastro trasportatore su una coppia di rulli, uno dei quali si trova alla base della colonna, il secondo all'interno della cavità della sfera conduttrice nella parte superiore. Il rullo inferiore è realizzato in metallo e collegato galvanicamente a terra, è azionato da un motore. Il rullo superiore è dielettrico.

Una spazzola metallica collegata al terminale positivo della sorgente di alta tensione, il cui terminale negativo è collegato direttamente al rullo inferiore, viene portata sul nastro sottostante, sotto il rullo inferiore, con un piccolo spazio.

Quindi, tra il rullo inferiore e la spazzola, si muove un nastro dielettrico (in un vero generatore, il nastro aveva una larghezza di circa 120 cm). Sotto l'azione di un'alta tensione (circa 20.000 volt) tra il rullo e la spazzola, l'aria tra loro è ionizzata e gli ioni d'aria positivi, attirati dalla forza di Coulomb, si precipitano verso il rullo caricato negativamente. Ma poiché esiste un nastro dielettrico nel percorso degli ioni, gli ioni si depositano sul nastro, caricandolo in questo modo.

Il nastro si sposta dal basso verso l'alto, al di sotto riceve continuamente una carica, allo stesso tempo la carica dalla sua superficie viene continuamente presa vicino al rullo superiore, poiché il rullo superiore all'interno della sfera ha anche una spazzola posizionata accanto ad esso. La spazzola rimuove la carica dal nastro ed essendo collegata galvanicamente alla superficie interna della sfera conduttiva cava, trasferisce la carica su di essa, sempre più elettrizzando questo contenitore sferico su tutta la sua superficie esterna, essenzialmente pompandolo, pompando carica al suo interno.

La possibilità fondamentale di accumulo di carica nella capacità della sfera del generatore di Van de Graaff è limitata dalla scarica a corona, che inevitabilmente sorge a causa della ionizzazione dell'aria che circonda la sfera. Il limite teorico per una sfera con un diametro di 4,5 metri è di circa 17.000.000 di volt.

Lo scienziato americano James Staki e la volontaria Judy Creden dimostrano la capacità del corpo umano di condurre corrente elettrica. Conferenza a New York, 1966

Comments

[#1 Dmitry]

Molto interessante! Balde.