Юный техник, 2004 № 07

Журнал Юный техник

Один из самых крупных генераторов Ван де Граафа был построен в СССР до Второй мировой войны. На двух фарфоровых изоляторах высотой около 20 м были установлены пятиметровые металлические шары. К одному из них внутрь подходила лента генератора. Разность потенциалов между шарами достигала 15 миллионов вольт. Получались молнии длиною более 15 м!

Однако время, необходимое для одной зарядки, превышало десять минут. Поэтому средняя электрическая мощность такого генератора не превышала 100 ватт.

Для лабораторных целей подобные генераторы выпускают и сегодня, но мощность их за эти годы возросла незначительно. Однако энергетики хотели бы иметь сверхвысоковольтный генератор на мощность в миллионы киловатт. Он позволил

бы заметно упростить электростанции и передавать высокое напряжение на огромные расстояния почти без потерь. Пытаясь решить задачу «в лоб» при помощи генератора Ван де Граафа, они подсчитали, что для этого площадь его ленты нужно увеличить в тысячи раз и во много раз увеличить скорость ее движения. Такую машину создать нельзя. Нужно искать новые принципы.

Один из вариантов — замена ленты заряженными пылинками. Их общая площадь получалась огромной. Эти пылинки должны были двигаться со сверхзвуковой скоростью, влекомые потоком газа реактивного двигателя. Учитывая огромную мощность струи реактивного двигателя, ученые надеялись, что такая установка сможет заменить целую ГРЭС.

Первые эксперименты со сжатым воздухом от компрессора, поставленные в конце 60-х годов прошлого века, подтвердили правильность идеи. Но при попытке подключить реактивный двигатель возникло множество неожиданных трудностей, а потом публикации о работах в этой области исчезли.

Можно предположить, что идея пылевого электростатического генератора родилась не на пустом месте. Во многих лабораториях долго проработали простые и надежные электростатические генераторы, некогда разработанные знаменитым советским физиком А.Ф.Иоффе. Такой генератор мы и советуем собрать для изучения электростатики в школе (см. рис. 2).

Из заземленной металлической или стеклянной трубки двумя потоками вытекает вода. Кран регулируется так, чтобы она текла крупными каплями. Эти капли пролетают через металлические трубки. Их соединение показано на рисунке. Все цилиндры укреплены на хорошо изолированных штативах.

Перед началом работы левый верхний цилиндр Аэлектризуют, коснувшись, например, заряженной расческой. При этом получает заряд и соединенный с ним цилиндр А. Капля, отрывающаяся от трубки а, подлетая к цилиндру А', через индукцию получает заряд противоположного знака.

Под цилиндром Анаходится цилиндр В', соединенный с цилиндром В. Каждая капля, стекающая из отверстия bи попадающая в цилиндр В, приносит ему некоторый заряд q. Потенциал цилиндра мало-помалу повышается, как и потенциал цилиндра В'. Капли, стекающие из отверстия Ь, получают несравненно более сильный заряд, чем капли, вытекающие из а. Таким образом, начинает повышаться потенциал цилиндра Аи связанного с ним цилиндра А', что в свою очередь сказывается на увеличении заряда капель, стекающих из А. Потенциалы как цилиндра А, так и цилиндра Встремятся к бесконечности.

Однако рано или поздно возникает коронный разряд со всех острых частей прибора, а также возрастает утечка тока с изоляторов, которые при высоких напряжениях

делаются похожи на проводники.

«При тщательном исполнении, — писал А.Ф.Иоффе, — отсутствии острых граней, соединении цилиндров не проволокой, а медными трубками диаметром в 1 см и при хорошей изоляции возможно получать многие тысячи вольт».

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

Кстати…

Не задумывались, почему 220 В опасны для жизни, а напряжение на расческе, которое в десятки раз его превышает, не наносит никакого вреда?

Дело в том, что клеткам организма вреден не электрический ток, а те химические и физические изменения, которые он вызывает. А для этих изменений нужна большая энергия.

Полагая, что каждый зубец и волосы представляют собою две обкладки конденсатора, нетрудно подсчитать энергию «расчесочного» разряда через известные вам формулы емкости и энергии конденсатора. Оказывается, она равна 0,0001 Дж. Такой энергией обладает дохлая муха, падая с высоты 1 м. Да и то если не считать потерь на сопротивление воздуха.

НАШ ДОМ

Столик, появись!

Этот столик, подвешенный на стену, практически не занимает места, а если на столешнице закрепить зеркало, он превратится в туалетный.

Для работы понадобятся деревянные бруски 30x20 мм или уголки. Столешница и полки могут быть сделаны из 6 досок, ДСП или в виде рамок, обшитых фанерой, оргалитом или пластиком.

Конструкция состоит из двух рам — стационарной и подвижной. Подвижная рама снабжена шарниром, позволяющим ей легко подниматься и опускаться. Для этого в бруске рамы и торце полки просверливаются глухие отверстия под металлическую втулку, в которую вставляется ось. Чтобы она прочно фиксировалась во втулке, вам понадобятся деревянные заглушки.

Конструкция шарнира неподвижной рамы состоит из гайки М8, шайбы и самого кронштейна, который прикрепляется к бруску рамы. Высверлите паз в столешнице под гайку и закрепите его деревянной заглушкой на клею. Винт М8 вставляется во втулку и крепится к бруску рамы. Если столик сделан из дерева, можно пройтись по деревянным поверхностям наждачной бумагой. Хорошо ошкуренный и покрытый бесцветным мебельным лаком, он получится очень нарядным.

Устройство столика:

слева— стол в рабочем положении, справа— в сложенном виде.

а— конструкция шарнира подвижной рамы:

_{1— брусок рамы; 2— втулка стальная; 3— ось; 4— пробка деревянная; 5— шайба; 6— столешница (полка).}

б— конструкция шарнира неподвижной рамы:

_{1— столешница (полка), 2— гайка М8; 3— шайба; 4— кронштейн; 5— шуруп крепления кронштейна к бруску рамы; 6— паз в древесине столешницы под гайку; 7— пробка деревянная на клею; 8— винт М8; 9— втулка; 10— брусок рамы.}