جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء الساكنة ذات الفولتية الكبيرة


جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء الساكنة ذات الفولتية الكبيرة

جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء الساكنة ذات الفولتية الكبيرة،تعد الكهرباء الساكنة هي نوع من الشحنات المتولدة عن تراكم الشحنات على سطح المادة بسبب احتكاك مادتين ، وكلا المادتين لهما نفس مجموعة البروتونات والإلكترونات الموجبة؛ توازن الذرات في المادتين غير متوازن؛ الشحنات السالبة وبعد الاحتكاك تنتقل الإلكترونات من مادة الى حالة موجبة الشحنة وتنجذب الى مادة أخرى تجعلها سالبة الشحنة.

جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء الساكنة ذات الفولتية الكبيرة؟ هو : مولد (Van de Graaf) هو مولد يولد كهرباء ثابتة ، وهو جهاز اخترعه العالم روبرت جيمسون فان دي جراف (روبرت جيمسون فان دي جراف) في الولايات المتحدة عام 1929.

طريقة عمل فان دي جراف

عرف جهاز فان دي جراف على أنها عبارة عن مُولد كهربائي يقوم بتوليد الكهرباء الساكنة، تم اختراعه عام 1929م من قبل العالم العالم روبرت جمسون؛ حيث يقوم هذا  بتوليد جهد كهربائي فولتية عالي جدًّا ويتكون هذا الجهاز من كرة (قُبة) معدنية مجوفة محمولة على قضيبين عازلين وأيضا حزام عازل من الحرير أو المطاط تدور بكرتين متباعدتين إحداهما في الأسفل تديرها محرك كهربائي والأخرى في الأعلى تدور من خلال تأثير الحزام ويمر الحزام أثناء دورانه بقطبين أحدهما في الأعلى والآخر في الأسفل وهما عبارة عن مشطين كل واحد منهما ذو أسنان مدببة باتجاه الحزام حيث تعمل البطارية على تجهيز القطب الأسفل بفرق جهد 10000 فولت بالمقارنة مع الأرض فبالتالي يقوم المجال الكهربائي العالي المتكون حول أسنان القطب الأسفل بتأين الهواء القريب منها ثم بعد ذلك تتكون شحنات موجبة تسحب بواسطة الحزام الذي يحملها إلى داخل الكرة المعدنية وهذه الشحنة تؤدي إلى حث شحنة سالبة في القطب الأعلى وشحنة موجبة على السطح الكروي الذي توصل به إلى النهاية غير الحادة للقطب الأعلى؛ وبالنسبة الى المجال الكهربائي العالي المتواجد حول أسنان القطب الأعلى يؤدي إلى تأين الهواء وسحب الشحنات السالبة التي يكونها الحزام قبل وصوله إلى البكرة العليا وهكذا تتكرر العملية حتى الشحنة الموجبة للسطح الكروي وقد يصل فرق الجهد إلى مليون فولت بالمقارنة مع جهد الأرض.

حيث أن قيمة الجهد المتولد تعتمد على الآتي:

  1. أولا مساحة سطح القبة الفلزية.
  2. ثانيا الظروف الجوية المحيطة من حيث: ( الرطوبة، درجة الحرارة، الضغط، وغيرها).

مكونات جهاز فان دي جراف

يتكون جهاز فان دي جراف من عدة أجزاء يمكننا معرفتها؛ وهي كالآتي:

قبة فلزية

حزام

عاز

محرك كهربائي

قاعدة مُورّضة

تنتقل الشحنات في هذا المولد إلى الحزام المتحرك عند النقطة أ، ثم بعدها تنتقل من الحزام الناقل إلى القبة الفلزية عند النقطة ب. كما أن المحرك الكهربائي يبذل الشغل اللازم لزيادة فرق الجهد الكهربائي.

استخدامات مولد فان دي جراف

يستخدم جهاز فان دي غراف في هذه الأيام بشكل محدود للغاية كما أن استخداماته تنحصر في الاغراض الاكاديمية كوسيلة توضيحية لشرح السلوك الكهروستاتيكي للجزيئات وشرح الكهربية الساكنه في العموم؛ تصميمه الاولي كان لغرض استخدامه كمعجل للجسيمات والان يستخدم في معامل العلوم كوسيلة لشرح السلوك الكهروستاتيكي للجسيمات؛ فقد عمل العلماء على تطوير جهاز الفان دي جراف كثيرا حيث أن العديد من الجامعات الامريكية والمراكز البحثية تمتلك هذا الجهاز وذلك لعمل التجارب والبحوث المتعلقة بمجاله؛ وبالتالي لا يمكننا ان ننسى أن مولد فان دي جراف كان من اوائل الطرق المستخدمة في دراسة الفيزياء النووية قبل اكتشاف الطرق المتطورة الحديثة في تعجيل الجسيمات، وعلى الرغم من محدودية استخدام مولد فان دي جراف في ايامنا هذه؛ كما أنه ترك بضمة في في تاريخ الفيزياء النووية في مجال دراسة الجزيئات.

ومن عيوب هذا الجهاز هي: انه لا يعمل في الجو الرطب ؛ أنه يفقد جزء كبير من الشحنة الكهربائية المتولدة عليه في الهواء الخارجي.

والى هنا نكون قد توصلنا الى نهاية مقالنا هذا الذي تعرفنا فيه على اجابة سؤال جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء الساكنة ذات الفولتية الكبيرة ألا وهو جهاز فان دي جراف؛ كما تعرفنا أيضا على طريقة عمله ومكونات واستخداماته.