Apocryphal Academy

Автор Тема: КНИГА: Уолт Нуун, 1992г ---- Генератори на светкавици  (Прочетена 124 пъти)

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Тайните за направата
на
ГЕНЕРАТОРИ НА СВЕТКАВИЦИ



Включително високоволтова тестова техника, експерименти, мотори и още!

от
Уолт Нуун
(Walt Noon)

1992г



Посветено на мама и тати,
които винаги отделяха време, за да отговарят на въпросите ми





ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

АВторът на тази книга не е професионален инженер, нито е имал формално обучение в дизайна и оперирането на високоволтови устройства. АВторът е аматьор, но е имал успех в конструирането и оперирането на обсъжданите тук устройства.

Методите, които той използва и описва, са представени просто като напътствия за други аматьори за разработването на сходни устройства. Тези устройства могат да бъдат опасни, вероятно дори смъртоносни, и опасностите са посочени, където е възможно. Тъй като авторът не е професионалист в това поле, много е вероятно да има и други съществуващи опасности при конструирането и оперирането на описаните устройства.

Затова авторът отхвърля всяка отговорност за вреда върху хора или собственост, която може да е в следствие от използването на тази проектна книга и авторът не възнамерява с тази публикация да обясни всички опасности, познати и непознати, които може да съществуват при построяването и оперирането на тези проекти.

Lindsay Publications Inc. не са провеждали тези проекти, нито потвърждават описаните методи. Lindsay Publications Inc. не приема отговорност за вреда върху хора или собственост, която може да е в следствие от използването на тази информация.



СЪДЪРЖАНИЕ:

1. Електрофор
2. Ротостатичен генератор
3. "Котко-Статик" генератор
4. Моторен контрол
5. Външен Ван де Грааф генератор
6. Класически Ван де Грааф генератор
7. Ексремно високоволтов Ван де Грааф генератор
8. ИНдукционен електростатичен генератор
9. Високоволтови измервания
10. FET електроскоп
11. Механичен електроскоп
12. Празна неонова лампа
13. Искрово разстояние
14. Лайденов буркан
15. Воден кондензатор
16. Плочков кондензатор
17. ЕКсперименти
18. Йонова духачка
19. Мотор на Франклин
20. Корона мотор
21. Атмосферно електричество
81. Библиография
86. Терминали за галванопластика

« Последна редакция: Май 15, 2019, 04:59:17 pm от λ »

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Всеки текст, който съм виждал по темата на електростатиката, изглежда започва с история за тематиката. А. Д. Муур (A. D. Moore), един писател, чиито трудове особено ми харесват, казва, че ако пещерните хора са имали котки, които са се отърквали в тях, тогава те със сигурност са били наясно с присъствието на статичното електричество. Днес из научната общественост се въртят теории, които обявяват, че светкавица е предизвикала формирането на първите вериги ДНК. Аз ще продължа това една крачка по-напред и ще предположа, че светкавицата е започнала еволюционния процес на нашия вид.

Статичното електричество е едно от най-вълнуващите и вероятно най-пренебрегваните полета от модерната електроника. Всички ние взимаме статичното за даденост. Преди да започна да експериментирам със статично електричество, щеше да е много трудно да бъда убеден, че е лесно да се добият 3500 волта от стара пластмасова бутилка или 10 000 волта и повече от един гумен ремък! Дори и сега, като гледам един от тези мънички генераторчета в действие, е трудно да си представя, че то произвежда тези напрежения.

Учейки за електростатиката, ще откриете множество странни и великолепни експерименти за провеждане. Например, възможно е мистериозно да левитирате предмети, да духнете мламък на свещ на една страна с невидим вятър и да светнете неонови крушки без жици.

Съществуват мотори, които могат да се построят така, ме да се задвижват от статично електричество! Добре направените електростатични мотори са толкова чувствителни, че са били задвижвани единствено от естествения електрически заряд на Земята! Свържете мотора си с антена и веднага тръгва!

В допълнение към многото любопитности, които статичното електричество прави възможни, има го и потенциала за сериозни изследвания с множество поразителни възможности.

Вземете предвид работата на професор Джон Г. Тръмп (John G. Trump), който в миналото беше в Масачузецкия технологичен институт. Професор Тръмп посочва, че електростатичните сили са най-мощните сили, познати в природата - далеч по-силни от гравитацията или магнетизма. Професор Тръмп демонстрира практическо приложение на електростатичните генератори чрез следната илюстрация:

Представете си две провеждащи плочи, с по 200 кв. см. площ, с лице една срещу друга и разделени от изолатор. Ако и двете плочи се заредят противоположно до 300 волта за сантиметър, силата на привличане между тях ще бъде една 4000-на от килограма. Увеличете този заряд до 30 000 волта за сантиметър и привличането се покачва до 1/4 килограма. Сега увеличете това напрежение до 3 милиона волта за сантиметър и силата на привличане скача до 3000 кг! Както е казал Тръмп, "Сила от този разряд е повече от интересна за електрическите инженери". Тръмп и колегите му преследват създаването на електростатични генератори, за които един ден се надяват, да се конкурират със съвременните електромагнитни генератори.

Колко точно електростатична енергия е теоретически възможна?

Представете си алуминиев куб, само един квадратен сантиметър. Представете си, че всички електрони в този куб са премахнати и са държани на един метър разстояние. Кубът има само положителни заряди и електроните са на един метър разстояние, само отрицателни заряди. Тъй като положителните и отрицателните заряди се привличат, каква ще бъде силата на привличане помежду им? Отговорът се оказва, че е удивителните 16 милиона милиона милиона килограма! Професор А. Д. Муур, експерт по електростатика, посочва, че тази сила би била равна на масата на стоманен куб със страна 152 км!

Разбира се, колкото и да е забавно и вдъхновяващо да се размишлява върху теоретичния свят на електростатиката, обратно в истинския свят откриваме, че електроните не напускат дома си толкова лесно. Най-полезните електростатични изобретения към днешна дата се възползват от "малките" сили в електростатиката. Но пазете този куб в ума си и нека всички се чудят, защо имате тази любопитна усмивка на лицето си винаги, когато си пускате генератора.

Какви волтажи са възможни за експериментатора? Четирите лесни за сглобяване генератора, показани в следващия текст, ще ви дадат някаква идея. Всеки един преднамерено оперира на леко различен принцип на събиране на електричен заряд. Ако ги построите, или просто се запознаете добре с тях, ще се сдобиете с разбиране на най-популярните начини за генериране на статично електричество.

Уверен съм, че ако опознаете тези машини, няма да имате никаква трудност в конструирането на много други с ваш собствен дизайн. Причината да бъда толкова уверен е, че аз проектирах и конструирах всички тези машини, за да се науча на електростатика! Всяка машина представлява най-добрите от мислите ми за времето, когато съм я направил. Скоро ще откриете, че с лекота е възможно да се конструира статичен генератор, способен да произвежда 50 до 100 000 волта! Ако сте майстор, 200 000 волта и повече могат да се добият чрез оптимизиране на дизайна на по-мощните генератори като този на Ван Де Грааф, показан по-късно в текста.

Електростатичните генератори са толкова забележително евтини. С малко ровене в кошовете за излишни отпадъци, направата на никой генератор из тези текстове няма да струва повече от $30! Не ми е известен никакъв друг начин тези волтажи да се постигнат на толкова ниска цена.

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Малко история за първите практични генератори

Първите електростатични генератори произвеждали волтажа си чрез триене. Към края на 17ти век Отон фон Гуерике (Otto von Guericke), аматьор-физик от Магденбург, развил първата практическа електрическа машина - електростатичен генератор. Следват неговите собствени инструкции за построяването му:

"Сдобийте се с един от онези стъклени глобуси, които са наречени стъкленици (за лекарство), горе-долу колкото размера на главата на един младеж; напълнете го със сяра, стрита в хаванче и стопена чрез прилагането на пламък. След като се замрази, счупете стъкленицата, извадете серния глобус и го пазете на сухо място, не на влажно. Пробийте го с дупка, така че да може да се върти на желязна ос. С това глобусът е приготвен."

"За да демонстрирате силата, развивана от този глобус, поставете го с оста му върху две подпори в машината - на една ръка разстояние от подложката на основата й - и разпръснете под него различни видове частици, като парченца от листа, златна прах, сребърни стружки, късчета хартия, косми, трици, и тн. Прилужете суха ръка към глобуса, така че да бъде потъркван два или три пъти или повече. Сега той ще започне да частици и, както се върти на оста си, ще ги разнася със себе си."

"Когато перце е в контакт с глобуса, и след това във въздуха, то разрошва и демонстрира един вид оживено поведение... и ако някой сложи запалена свещ на масата и доближи перото на една ръка разстояние към пламъка, пламъкът редовно ще се стрелка изведнъж назад до глобуса, сякаш търси убежище там."

Ото фон Гуерике продължава с описанието на експерименти, чрез които произвеждал и светлина и звук от удивителния си глобус!

Инструкциите за глобуса на фон Гуерике са достатъчно прости, така че всеки експериментатор днес може да ги следва. Единствената бележка, която аз бих добавил, е, че при отливането на моя собствен глобус, открих, че големите количества сяра ще станат много по-малки локвички, когато се стопят и че ако глобусът не се напълни на първото отливане, въобще няма да изглежда толкова привлекателно, когато е готово. Така че, запомнете, да започнете с голямо количество сяра.

λ

  • Administrator
  • Sr. Member
  • *****
  • Karma: +0/-0
    • Профил
Електрофорът


Много поколения минали и много гениални машини били развити без голяма промяна, ползващи материали, сходни с тези за глобуса на фон Гуерлике. Най-важната машина, исторически, била електрическтото перпетуо на Алесандро Волта (Alessandro Volta), позната като електрофор. С него можем драматично да демонстрираме, че електростатичните заряди много приличат на магнитните сили по това, че еднаквите заряди се отблъскват един друг, а противоположните се привличат.

Електрофорът много лесно се сглобява. Състои се просто от един правоъгълен блок изолиращ материал, като лусит (lucite, вид пластмаса, бел.прев) или, още по-добре, полиетилен и един метален диск, който е прикрепен за изолирана дръжка (Фигура 1).

Когато пластмасата се натърка с вълнена кърпа, от кърпата се премахват електрони и се закрепят за пластмасата. Това се случва, защото кърпата държи електроните си по-слабо, отколкото пластмасата. Един изолиращ материал, в този случай пластмасата, по природата си, няма да позволи на електроните да се движат свободно. Зарядите следователно са "статични" или държани намясто от изолиращия материал. Пластмасата сега ще има отрицателен заряд, а вълната ще придобие положителен заяд.

След това, металният диск с дръжката се слага отгоре върху пластмасата. ОТрицателните заряди от пластмасата са привлечени от положителните заряди на металния диск, така че, положителните заряди на металния диск се преместват на онази страна на металния диск, която е с лице към пластмасата. Отрицателните заряди по подобен начин се отблъскват към гърба на металния диск. Сега, ръката ви, или още по-добре - заземяваща жица - за кратко се докосва но горната страна (страната на дръжката) на металния диск и след това се премахва. По този начин отрицателните заряди се прехвърлят в ръката ви (или в земята), оставяйки след себе си само положителен заряд. Сега металната плоча ще има положителен заряд, а пластмасовата отрицателен. Ако сте постигнали достатъчно голям заряд, пластмасовата плоча ще може да се вдигне посредством металния диск!


Бавно премахнете металната плоча чрез дръжката, вдигайки я от пластмасата под ъгъл. Металната плоча сега държи заряда, който искате. След като сте заредили електрофора си, можете да изпълнявате експериментите с глобуса на Фон Гуерке, споменати по-горе, включително привличане на коса, стиропор и други малки обекти.

Поради това, че заредената повърхност на електрофора е плоска, може да се изпълни една учудваща демонстрация, при която електрофорният диск всъщност се носи нас пластмасата от електростатичните сили. Изпълнението на този трик изисква малко тренировки. Направете втора метална плоча и дръжка. Запомнете, че за да започне плочата да се носи във въздуха над другата плоча, тя трябва да е много лека. (Фигура 2)

Сега, пред нас е предизвикателството, да заредим и диска и пластмасата с еднакъв заряд, така че да се отблъскват едно дрего. Заредете първия си диск с положителен заряд, както е описано по-горе и след това го доближете наблизо до втория диск, но без да ги допирате. Това действие ще зареди втория диск, като привлече отрицателен заряд в предната му част. След това, заземете онази страна на диска, където е дръжката, за да може положителният заряд да изтече в земята. Вторият диск сега е отрицателно зареден. Пластмасата също е отрицателно заредена, така че, при условие, че всичко е постигнато и масата му не е голяма, вторият диск сега ще се носи над пластмасовия блок!

Електрофорите до голяма степен се държат като кондензатори, което се обсъжда по-късно, и могат да се използват за множество изненадващи експерименти, включително за зареждане на Лайденов буркан и за присветване на неонова крушка в тъмна стая!



Специални бележки върху генераторите с триене

Преди да преминем към по-мощните триещи генератори, има няколко неща, за които трябва да сте наясно и които ще ви помогнат както за отстраняване на проблемите, така и за дизайна на генераторите.

Първият ми малък съвет е, да избягвате влагата. Тя прави въздуха по-проводим. Влагата във въздуха може да има унищожителен ефект върху зарядите, съхранени в електростатичните устройства.

Даде ми се първокачествен пример за това, малко след като си построих първите два генератора. И двете машини, само на няколко дни от построяването си, се въртяха в магазина ми. ИЗвършвах "внимателни научни проучвания" - с други думи, шокирах със светкавици всичко, което ми попаднеше пред очите, за да видя какво ще му стане. Изведнъж, и най-мистериозно, и двата генератора спряха да произвеждат заряд. Не можех да си представя, че и двата, бидейки много различни по конструкция, ще сдадат багажа точно по едон и също време. После причината стана ясна! Тъкмо отвън пред вратата автоматичните пръскачки за ливада се бяха включили и през вратата влизаше екстремно влажен въздух!


Друг добър пример за този проблем се демонстрира с ходене по космат килим. Когато относителната влажност е 20% или по-малко, заряди чак до 35 000 волта може да се добият, когато човек влачи краката си по килима. Само че, вдигнете влажността до 60% или повече и максималният заряд ще се срине до едва 1500 волта! Ако живеете във влажен регион, може да не успеете да получите същото представяне от даден генератор, колкото някой, който живее в пустинята. Надявам се, влажността да е само сезонен проблем за вас. Сухите зимни дни са най-добри.

Има интригуващи статични генератори, които са малко или много имунизирани от влагата. Тези видове разчитат на генериране на заряд по-скоро чрез индукция, вместо от триене. Тези машини също ще бъдат обсъдени подробно по-натам.

Бъдете внимателни, когато избирате оя за генератора си. Открил съм, че много спрей-бои съдържат съставки, които провеждат статичното електричество. През повечето време не съм имал много проблеми с това, въпреки че в една затъмнена стая съм виждам издайническото синьо коронно сияние на бягащите електрони, излизащи от боядисаните пластмасови повърхности на даден генератор. За да поправя проблема, просто покрих близките метални повърхности, които губеха зарядите си зара ди боята, с покритие "corona dope", което е високоустойчиво на коронни ефекти, продава се в магазините за телевизори и по-добрите магазини за електроника.

Избягвайте да използвате дърво за генераторите си. Въпреки че мислим за дървото като за изолатор, в действителност то се превръща в отличен проводник на много високи волтажи. В машините, които следват, ще видите широка употреба на тръби от поливинил хлорид (PVC). Ако можете да си осигурите акрил или фенолни тръби, използвайте ги. Те предлагат много по-голяма диелектрична сила.

Прахта може да изцеди един заряд. Прах върху терминал с висок потенциал може да намали ефикасността на генератора ви с огромните 40%. Поради това, че терминалът ви с висок потенциал носи заряд, прахта ще се привлича към него по същия начин, по който се натрупва по екрана на телевизора. В действителност съм виждал мъничка снежинка от прах да попречва на 16 сантиметрова искра да образува арка. Важно е да пазите терминалите си чисти. От друга страна, привличането на прах върху генератора ви може да е доста забавно. Един от начините, по които обичам да чистя генераторите си, е да заземя себе си и после да прокарам ръката си над потенциалния терминал. Прахта, която е седяла там, е добила високоволтов заряд и скача към ръката, която вижда като земя. Ефективността на този метод за добро почистване на генератора е съмнителна, тъй като след няколко секунди прахта в ръката губи заряда си и се отправя обратно към генератора, но е много забавно.

Веднъж, по време на една рядка южнокалифорнийска гръмотевична буря, наблюдавах една определено заблудена частица прах. ОЧевидно бурята бе заредила въздуха, а моят генератор беше заредил голямо пухче прах. Пухчето не можеше да реши къде иска да бъде и постоянно летеше наоколо около тесдяха, само за да се върне до генератора и после отново да хвръкне във въздуха. Беше удивителна гледка.

Тагове към темата: