Генератор Ван де Граафа.

[VladimirVll]

А вот интересно, можно ли поместить всю ленту, внутрь шара?

Или же наоборот, вне сферы со съемом заряда на проводник, а сам проводник пустить внутрь для передачи заряда внутренней поверхности сферы?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[ПАПА]

В старинном фантастическом романе "Экипаж Меконга" Е. Войскуновского я впервые вообще встретился с его описанием.Конечно точной деталировки не найдешь. Общее описание.В школьных учебниках в мое время и этого не было.В библиотеке Мошкова точно есть.Недавно перечитывал.(Не по поводу генератора, а галсами интересовался)

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[VladimirVll]

А вот интересно, можно ли поместить всю ленту, внутрь шара?

Или же наоборот, вне сферы со съемом заряда на проводник, а сам проводник пустить внутрь для передачи заряда внутренней поверхности сферы?

Есть ли кто-нибудь со свежими знаниями по физике, кто может ответить на мои вопросы? Что мешает сделать генератор по одной из предложенных схем?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Ironpin]

Вы смотрите, чтоб вас не прибило с этим генератором ... Может так "лупануть", что глаза вылезут ...

[VladimirVll]

Вы смотрите, чтоб вас не прибило с этим генератором ... Может так "лупануть", что глаза вылезут ...

Спасибо за предупреждение! Одно из основных - это хорошая теоретическая подготовка. Поэтому и стараюсь выяснить физические основы именно такого устройства генератора.

[DVE]

Генератор Ван-Де Граафа вроде как достаточно сложен, с точки зрения механики.

Сделайте лучше Трансформатор Тесла, вещь достаточно простая в построении и отладке.

Вот пример работы SGTC:

[резистор]

Есть ли кто-нибудь со свежими знаниями по физике, кто может ответить на мои вопросы? Что мешает сделать генератор по одной из предложенных схем?

Слушай VladimirVll, а мне вот интересно, если не секрет, то где ты его собрался применять?

[=ShooRooP=]

Инфа и описание есть в книге Войцеховский Я. Радиоэлектроные игрушки. Пер. с польск. М., "Сов. радио", 1976.

стр.480-484

По этой кижке собирал я сам генератор... правда размера поменьше раза в 3 . Работало, искры длинной 5см были... если собрать по описанию и размерам в книге то искра типа должна быть аж до полуметра. Напряжение 400 000 В.

Там же можно найти схему и описание трансформатора тесла.

[VladimirVll]

=ShooRooP=, спасибо за книжку! Скачал, почитал. К сожалению, не нашёл ответов на свои теоретические вопросы, зато есть подробная инструкция по сборке аппарата.

DVE - интересный аппарат, этот самый Трансформатор Тесла. Как-нибудь заинтересуюсь подробнее, я думаю.

И всё-таки, вопрос остаётся открытым. Собрать "по готовым чертежам" я способен, а вот почему именно такая конструкция будет работать, а не её вариации, до сих пор неясно..

[=ShooRooP=]

Все поместить в 1 шар врядли выйдет... тк нужно 2 контакта разнесенных в пространстве. При маленьком размере будет запросто самопроизвольно прошивать между электродами. Изоляция при таком напряжении малоэффективна, шьет через все что можно или надо толщину большую. По всей видимости есть зависимость между длинной ленты и напряжением., кроме того из личного опыта скажу если верхний шарик уменьшить в размере напряжение тоже не достигает больших значений, а если его вообще убрать то искру еле, еле видно. Те он выполняет функцию накопителя заряда. В книжке о влиянии размера шара вроде упоминается. Про размер нижнего контакта ничего не сказано но есть смысл полагать, что влияние аналогичное. Вообще электрод я думаю можно делать не только шарообразный, у меня кастрюля была, заряд скапливался на углах, те искра была на угол кастрюли длинне чем на стенку.

Со 2м вариантом возможно чтото и получиться.

Изменено 10 июня, 2008 пользователем =ShooRooP=

[Lisovic]

По первому варианту ответил =ShooRooP=

Только я дополню немного, насколько я помню длина ленты влияет только на пробивное расстояние и на влияние сферы на другой контакт. На напряжение влияет скорость движение ленты и её ширина (и соответственно ширина съёмника).

Заряд по на металлической поверхности распределяется равномерно, так што на углах кастрюли он не скапливается, а в Вашем случае имел место сток заряда с углов поверхности и соответственно ионизация воздуха возле них, потому и искра была больше.

Второй вариант получится, только с одной оговоркой что заряда на внутренней поверхности сферы все равно не будет, он тут же передастся на внешнюю поверхность.

[VladimirVll]

2 =ShooRooP=

А что, если считать, что сфера достаточно большая, чтобы в ней полностью поместилась лента, переносящая заряды? Скажем, метр в диаметре, а от одного электрода до другого, снимающих заряды с ленты, сантиметров 70? И вдобавок, всё это происходит в вакууме?

И ещё поясните, пожалуйста, фразу "заряд скапливался на углах". Насколько я помню, одноименные заряды отталкиваются, то есть напряженность поля на углах должна быть вроде как меньше. А также "искра была на угол кастрюли длинне чем на стенку" - вначале (при поднесении съёмного проводника) или в процессе разряда (когда после поднесения съёмного проводника и начала разряда, его можно отдалить, но разряд всё равно будет продолжаться)?

2 Lisovic

Приведённое вами утверждение "Заряд по на металлической поверхности распределяется равномерно" справедливо, насколько я помню, в отсутствие внешних электрических полей, и гладкой поверхности. В случае же угловой поверхности (кастрюля, например) всё несколько сложнее.

По поводу второго варианта (если он будет работать) я согласен, заряд будет перемещаться на внешнюю поверхность, впрочем, как и в случае с "классическим" Генератором Ван де Граафа - это свойство проводника, не связанное с конкретным устройством (аппаратом).

Исходя из моих теоретических познаний, вот как я вижу процесс заряда сферы в "классическом" случае:

лента переносит заряд внутрь металлической сферы, где с неё он снимается электродом, соединённым с самой сферой изнутри. Так как сфера металлическая, то доселе перенесённые заряды распределяются на её внешней поверхности, и новая порция заряда также тут же перетекает на внешнюю поверхность. В некотором приближении можем считать установку идеальной, то есть всё происходит в вакууме, сфера - идеальна по форме, так что внутри неё электрического поля нет, а потенциал постоянен. Тот же самый потенциал имеет и тот конец электрода, который снимает заряд с ленты на сферу (ведь электрод - тоже металл). Так что работа по приведению ленты в движение тратится в том числе на то, чтобы подвести порцию заряда на ленте к свнутреннему съёмному электроду.

А теперь возьмём случай с лентой снаружи сферы. Из сферы, скажем, через очень малое отверстие выходит проводник-электрод, который так же будет снимать заряд с ленты. Его потенциал также равен потенциалу внутри сферы. Так вот, непонятно, что мешало Ван де Граафу сделать такой аппарат, который вроде как легче в конструировании, нежели предложенный им (точно так же, как когда вся лента внутри сферы). То есть, встаёт вопрос либо о принципиальной невозможности работоспособности такого аппарата (физические законы не позволяют), либо малом эффекте (величина заряда на сфере, КПД).

И я никак не могу взять в толк, что именно - принципиальная невозможность в силу физических законов либо малый заряд в итоге - является причиной именно такого устройства его Генератора?

[Lisovic]

Приведённое вами утверждение "Заряд по на металлической поверхности распределяется равномерно" справедливо, насколько я помню, в отсутствие внешних электрических полей, и гладкой поверхности. В случае же угловой поверхности (кастрюля, например) всё несколько сложнее.

По поводу второго варианта (если он будет работать) я согласен, заряд будет перемещаться на внешнюю поверхность, впрочем, как и в случае с "классическим" Генератором Ван де Граафа - это свойство проводника, не связанное с конкретным устройством (аппаратом).

При наличии внешнего поля заряд будет перераспределятся. это верно. А в случае неровной поверхности и в случае угловой заряд всеравно будет практически равномерно распределятся по поверхности, даже есть демонстрация в разделе электростатика которая доказывает это.

[VladimirVll]

2 =ShooRooP=

Всё-таки, да, на остриях проводника происходит скопление зарядов, вы правы. Нашёл в учебнике в интернете, преподносится как факт. Моё объяснение: отталкивающая сила от остальных зарядов вкупе сильнее, нежели от близрасположенных, что и заставляет заряды собираться на остриях и выпуклостях.

2 Lisovic

Здесь приводится рассмотрение распределения зарядов на поверхности некоторых (определённой формы) проводников:

О поляризуемости и ёмкости проводника

[=ShooRooP=]

Попробуйте собрать тогда отпадут все сомнения . Гарантирую даже если собрать уменьшенный вариант получите массу удовольствия... красиво просто, и искра и нитки стоящие в поле и тп... Правда спутник у меня не летал, видимо напряжения маловато было.

[VladimirVll]

С удовольствием бы собрал и проверил опытным путём, но, к сожалению, совсем не имею на то времени.

Может, у кого на чердаках завалялся аппарат, ещё способный поработать на благо? Например, у Вас, =ShooRooP=?

Но! Даже после проведённого эксперимента у меня появится желание теретического обоснования наблюдаемых явлений. Спасибо всем! Буду думать и искать дальше..

[=ShooRooP=]

Нет, к сожалению он не сохранился за давностью лет

[Martin]

А теперь возьмём случай с лентой снаружи сферы. Из сферы, скажем, через очень малое отверстие выходит проводник-электрод, который так же будет снимать заряд с ленты. Его потенциал также равен потенциалу внутри сферы.

Но поверхность, выступающей за пределы сферы, части этого проводника является внешней и, поэтому, будет иметь поверхностный заряд, так же, как и внешняя поверхность сферы...

[VladimirVll]

А теперь возьмём случай с лентой снаружи сферы. Из сферы, скажем, через очень малое отверстие выходит проводник-электрод, который так же будет снимать заряд с ленты. Его потенциал также равен потенциалу внутри сферы.

Но поверхность, выступающей за пределы сферы, части этого проводника является внешней и, поэтому, будет иметь поверхностный заряд, так же, как и внешняя поверхность сферы...

Да, вот я уже и думаю, что поскольку проводник - является эквипотенциальной поверхностью, а снаружи на него (в контексте моего предложения) действуют заряды на внешней поверхности сферы (в том числе), то заряды будут перераспределяться между сферой и этим проводником так, чтобы "работал закон" . То есть, скорее всего, они будут и на той части проводника, которая будет снаружи сферы (или только на ней, а на сферу не попадут вообще - это предположение). Таким образом будет "поддерживаться" эквипотенциальность. И вот они-то и будут мешать новым порциям заряда переноситься на сферу. Насчёт поля внутри сферы - не знаю, скорее всего его не будет (иначе потечёт ток). То есть, итоговое объяснение: малый заряд, который можно получить на сфере, если он вообще там появится.

Итак, одними рассуждениями получается предстваленная здесь мною картина. Мне кажется, имеет шанс быть верной. Кто бы всё-таки проверил, что там будет происходить "на самом деле"?..

Остаётся подумать над первым вариантом Генератора..

[Martin]

поскольку проводник - является эквипотенциальной поверхностью, а снаружи на него (в контексте моего предложения) действуют заряды на внешней поверхности сферы (в том числе), то заряды будут перераспределяться между сферой и этим проводником так, чтобы "работал закон" .

Вы правы. Заряды распределятся таким образом, чтобы потенциальная энергия их взаимного отталкивания была минимальна.

Итак, одними рассуждениями получается предстваленная здесь мною картина. Мне кажется, имеет шанс быть верной. Кто бы всё-таки проверил, что там будет происходить "на самом деле"?..

Зачем проверять? Это наверняка проверял Ван-де-Грааф и не только он, поверьте.

Небольшой off. На одном из турниров Михаил Таль, в партии с Робертом Фишером, очень надолго задумался над очередным ходом и предложил замысловатую жертву ферзя. Фишер, не раздумывая, моментально отклонил жертву и через некоторое время победил. При разборе партии Таль спросил у Фишера почему тот не подумал над предложенной жертвой. Ответ был примерно таков: "А зачем? Я Вам поверил - Вы так долго думали над этой жертвой."

Остаётся подумать над первым вариантом Генератора..

Размещению ленты внутри сферы мешают два обстоятельства.

Первое: Откуда брать заряды которые мы намереваемся "перекачать" на поверхность сферы? Выход один - брать их снаружи и заносить внутрь сферы. Но для этого потенциал этих зарядов придется повышать до потенциала сферы...(зачем тогда помещать ленту в сферу?)

Второе: Напряженность поля внутри сферы равна нулю, поэтому, перемещая заряды, транспортер не совершает работу (полезную) и потенциал зарядов, а значит и сферы не растет.

Транспортер электростатического генератора переносит заряды от тела с более низким потенциалом к телу с более высоким потенциалом. При движении ленты, в электростатическом поле созданном зарядом сферы, потенциал зарядов находящихся на ней (ленте) повышается по мере приближения к сфере, и у отверстия в сфере достигает потенциала сферы. Происходит это за счет работы совершаемой транспортером против сил электростатического поля (преодолевается отталкивание заряженной сферой зарядов находящихся на ленте). Далее заряд с ленты передается внутренней поверхности сферы (потенциалы равны, напряженность поля равна нулю, на внутренней поверхности сферы нет заряда) и перетекает на внешнюю поверхность, заряд сферы увеличивается. Заряды попадают на ленту имея низкий потенциал, а покидают ее обладая потенциалом равным потенциалу сферы. Здесь лента транспортера и ее привод, перемещая заряды, выполняют роль сторонней силы. Заряды на ленте должны перемещаться в направлении к сфере и поэтому один конец транспортера должен находиться далеко от сферы, а другой конец - внутри нее. Это принципиально важно.

Мне кажется Вам будет полезно прочитать про Электростатику в каком либо учебнике об Электричестве.

[VladimirVll]

2 Martin

Спешу поблагодарить за подробное описание происходящего в Генераторе и за добрый совет.

В своё время (несколькими сообщениями ранее) я не посчитал необходимым изложить механизм столь подробно, считая это само собой разумеющимся (исключая, может быть, последней фразы о "принципиальной важности"). Ведь согласитесь, всегда гораздо проще объяснить принцип работы "работающего" аппарата, нежели пытаться объяснить причины "неработы" аппарата "в чертежах". Или наоборот, сразу придумать работающий аппарат - тоже дело непростое.

В отношении двух обстоятельств, упомянутых Вами.

Первое. Допустим, что у нас лента с пластинками какого-нибудь диэлектрика, способного электризоваться, например, за счёт трения. Таким образом, можно доставлять заряд до съёмного электрода. Либо с помощью электрода от источника напряжения (пропустив второй проводник также внутрь сферы). Тогда потенциал у него уже будет соответствующим потенциалу сферы. Вот мне и непонятно, что будет мешать работе такого устройства?

Второе. То есть, по Вашему мнению, в этом случае зарядов на сфере не будет совсем - сфера окажется незаряженной, я правильно понимаю?

Кстати, как Вы думаете, окажется ли хоть какая часть заряда на сфере во втором случае, когда вся лента снаружи? И если - да, то какая? И насколько такое положение дел (в случае положительного ответа) соотносится с Вашим последним утверждением "Заряды на ленте должны перемещаться в направлении к сфере и поэтому один конец транспортера должен находиться далеко от сферы, а другой конец - внутри нее. Это принципиально важно."?

[Martin]

Кстати, как Вы думаете, окажется ли хоть какая часть заряда на сфере во втором случае, когда вся лента снаружи?

Когда лента снаружи и сфера не заряжена, то заряды с ленты будут стекать на проводник и сферу. По мере накопления заряда, потенциал сферы и проводника будет повышаться, и, как только он сравняется с потенциалом зарядов на ленте, передача заряда прекратится. Чтобы заряжать сферу дальше, мы должны создавать на ленте заряды с потенциалом превышающим потенциал зарядов находящихся на сфере...(но ведь это нас не устраивает). По своей сути способ передачи заряда проводнику вне сферы не отличается от передачи заряда непосредственно внешней поверхности сферы (ведь фактически проводник тоже является частью ВНЕШНЕЙ поверхности сферы). Иными словами процесс сводится к случаю соприкосновения двух заряженных тел - как только потенциалы зарядов на их поверхностях сравняются обмен зарядами прекратится. Поэтому важно, чтобы заряд на поверхности одного из соприкасающихся тел отсутствовал, а это возможно только в случае если эта поверхность внутренняя. То есть одно из тел нужно ввести в полость другого и только после этого привести их в соприкосновение. Поэтому конец транспортера должен находиться в сфере.

Первое. Допустим, что у нас лента с пластинками какого-нибудь диэлектрика, способного электризоваться, например, за счёт трения. Таким образом, можно доставлять заряд до съёмного электрода.

Поскольку лента находится в сфере, то мы имеем дело с изолированной системой и от закона сохранения заряда нам не отвертеться. Мы можем только перераспределить заряд между составными частями системы - отобрать заряды от тела, о которое трется лента, и передать его сфере. Суммарный заряд системы не изменится. Внутри заряженной сферы будет находиться тело (о которое трется лента) обладающее равным по величине, но противоположным по знаку зарядом. Потенциал на поверхности сферы не изменится.

Либо с помощью электрода от источника напряжения (пропустив второй проводник также внутрь сферы). Тогда потенциал у него уже будет соответствующим потенциалу сферы. Вот мне и непонятно, что будет мешать работе такого устройства?

Хорошо, пусть будет источник напряжения, но ведь это не источник зарядов (таковых в природе не существует) и заряды, все одно, нужно брать вне пределов системы...

Давайте еще раз повторим. Чтобы повысить потенциал сферы, необходимо сообщить ей заряд. Этот заряд нужно откуда-то взять (лучше у тела обладающего большой емкостью и, обязательно, находящегося вне пределов сферы). Более всего для этого подходит матушка Земля. Чтобы передать сфере отобранный у Земли заряд, нужно сначала повысить его потенциал до потенциала сферы, совершив соответствующую работу. Эту работу совершает транспортер. Затем нужно ввести этот заряд в полость сферы. Это тоже делает транспортер. Вывод: начало транспортера должно находиться вне сферы (подальше - чтобы сильное электростатическое поле заряженной сферы не мешало "приклеивать" заряды к ленте), а конец внутри сферы.

[VladimirVll]

Кстати, как Вы думаете, окажется ли хоть какая часть заряда на сфере во втором случае, когда вся лента снаружи?

Когда лента снаружи и сфера не заряжена, то заряды с ленты будут стекать на проводник и сферу. По мере накопления заряда, потенциал сферы и проводника будет повышаться, и, как только он сравняется с потенциалом зарядов на ленте, передача заряда прекратится. Чтобы заряжать сферу дальше, мы должны создавать на ленте заряды с потенциалом превышающим потенциал зарядов находящихся на сфере...(но ведь это нас не устраивает). По своей сути способ передачи заряда проводнику вне сферы не отличается от передачи заряда непосредственно внешней поверхности сферы (ведь фактически проводник тоже является частью ВНЕШНЕЙ поверхности сферы). Иными словами процесс сводится к случаю соприкосновения двух заряженных тел - как только потенциалы зарядов на их поверхностях сравняются обмен зарядами прекратится. Поэтому важно, чтобы заряд на поверхности одного из соприкасающихся тел отсутствовал, а это возможно только в случае если эта поверхность внутренняя. То есть одно из тел нужно ввести в полость другого и только после этого привести их в соприкосновение. Поэтому конец транспортера должен находиться в сфере.

Второй вариант (когда лента снаружи) подразумевал, что проводник одним концом соединён с внутренней поверхностью сферы, а другим - со съёмным электродом вне её, выходя через малое отверстие в сфере.

Первое. Допустим, что у нас лента с пластинками какого-нибудь диэлектрика, способного электризоваться, например, за счёт трения. Таким образом, можно доставлять заряд до съёмного электрода.

Поскольку лента находится в сфере, то мы имеем дело с изолированной системой и от закона сохранения заряда нам не отвертеться. Мы можем только перераспределить заряд между составными частями системы - отобрать заряды от тела, о которое трется лента, и передать его сфере. Суммарный заряд системы не изменится. Внутри заряженной сферы будет находиться тело (о которое трется лента) обладающее равным по величине, но противоположным по знаку зарядом. Потенциал на поверхности сферы не изменится.

По-видимому, Вы правы. Тогда количество заряда на сфере будет определяться свойством (способностью) тела отдавать заряды, уже будучи заряженным, да ещё "под потенциалом" ..

Либо с помощью электрода от источника напряжения (пропустив второй проводник также внутрь сферы). Тогда потенциал у него уже будет соответствующим потенциалу сферы. Вот мне и непонятно, что будет мешать работе такого устройства?

Хорошо, пусть будет источник напряжения, но ведь это не источник зарядов (таковых в природе не существует) и заряды, все одно, нужно брать вне пределов системы...

Давайте еще раз повторим. Чтобы повысить потенциал сферы, необходимо сообщить ей заряд. Этот заряд нужно откуда-то взять (лучше у тела обладающего большой емкостью и, обязательно, находящегося вне пределов сферы). Более всего для этого подходит матушка Земля. Чтобы передать сфере отобранный у Земли заряд, нужно сначала повысить его потенциал до потенциала сферы, совершив соответствующую работу. Эту работу совершает транспортер. Затем нужно ввести этот заряд в полость сферы. Это тоже делает транспортер. Вывод: начало транспортера должно находиться вне сферы (подальше - чтобы сильное электростатическое поле заряженной сферы не мешало "приклеивать" заряды к ленте), а конец внутри сферы.

Да, согласен, вопросов в этой части не имею.

[Martin]

Второй вариант (когда лента снаружи) подразумевал, что проводник одним концом соединён с внутренней поверхностью сферы, а другим - со съёмным электродом вне её, выходя через малое отверстие в сфере.

Да, я тоже подразумевал этот случай. В моем сообщении выражение в скобках должно было быть таким: (ведь фактически поверхность, выступающей за пределы сферы, части проводника, тоже является частью ВНЕШНЕЙ поверхности системы).

[VladimirVll]

2 Martin:

Объяснение понятно. Однако остался неясным один момент в Ваших рассуждениях. Речь вот о чём:

... При движении ленты, в электростатическом поле созданном зарядом сферы, потенциал зарядов находящихся на ней (ленте) повышается по мере приближения к сфере, и у отверстия в сфере достигает потенциала сферы. Происходит это за счет работы совершаемой транспортером против сил электростатического поля (преодолевается отталкивание заряженной сферой зарядов находящихся на ленте). Далее заряд с ленты передается внутренней поверхности сферы (потенциалы равны, напряженность поля равна нулю, на внутренней поверхности сферы нет заряда) и перетекает на внешнюю поверхность, заряд сферы увеличивается...

И потом:

Когда лента снаружи и сфера не заряжена, то заряды с ленты будут стекать на проводник и сферу. По мере накопления заряда, потенциал сферы и проводника будет повышаться, и, как только он сравняется с потенциалом зарядов на ленте, передача заряда прекратится. ...

В первом случае передача заряда происходит при равных потенциалах заряда на ленте и потенциала внутри сферы. Во втором случае потенциал заряда на ленте выше потенциала проводника со сферой, и передача заряда прекращается при сравнении потенциалов. Не получается ли так, что условия передачи зарядов с ленты на сферу различаются для двух приведённых случаев?