Générateur de Van de Graaff

Dispositif Van de Graaff et le début d'une absurde théorie de la physique

 

L'ancienne version de cet article a été annoncé il ya quelques années (2009) et vous pouvez toujours trouver cet article ici.

 

 Contexte et explication actuelle

  Dispositif Van de Graaff (VGD) représente un sujet commun pour tout niveau faible ou avancé livre de physique. Un générateur VGD est un dispositif conçu pour créer de l'électricité statique et les rendre disponibles pour l'expérimentation. Il existe deux variantes de VGD, avec ou sans potentiel appliqué sur la deuxième brosse.

 Même est un instrument commun, l'explication de génération de charge n'a pas un traitement unitaire et diffère de livre en livre. Pour la VGD sans potentiel appliqué supplémentaire, comme référence, le cours de Berkeley (vol II - Électricité et magnétisme) est utilisé. Pour VGD avec un potentiel appliqué sur une brosse, le livre ,, actuelle, des champs et des particules "par Francis Bitter, John Wiley and Sons, 1960, New York, est utilisé comme référence.

 Dans un dispositif commun VDG (fig. 1), une courroie de soie ou un autre matériau diélectrique souple similaire, exécute plus de deux poulies, dont l'un est entouré par une sphère métallique creuse. Dispositifs de petite taille ont généralement une ceinture de latex qui peut rouler sur une poulie couverte de feutre.

 Deux électrodes en forme de lignes en forme de peigne de pointes métalliques tranchants, sont positionnés respectivement à proximité des poulies. Une électrode est connectée à la sphère, et l'autre à un point zéro ou à une autre petite sphère.

 

 

Figure 1. Dispositif VGD commune

 

L'explication de ce dispositif VGD en cours Berkeley est tellement vague et philosophique et n'a rien à voir avec la réalité expérimentale.

 Dans d'autres textes l'explication suivante est prévue:

 Lorsque le moteur est mis en marche, le rouleau inférieur (chargeur) commence à tourner la courroie. En raison des différents matériaux de bande et le rouleau, le rouleau inférieur commence à construire une charge négative et la ceinture construit une charge positive. La ceinture est chargée positivement et rouler vers le rouleau supérieur et l'assemblage de brosse supérieure. Les électrons dans la brosse se déplacent vers les extrémités des fils, car ils sont attirés par la ceinture chargée positivement. Une fois l'air tombe en panne, la sphère devient chargé positivement. Pour le générateur VGD, la ceinture est l'objet chargé, délivrer une charge continue (positif) à la sphère.

 Plus élaboré dispositif VGD, utiliser un fort potentiel (positif ou négatif), d'environ 15-20 kV, appliquée sur la brosse inférieure comme dans la figure. 2.

 

 

Figure 2. dispositif VGD potentiel négatif

 

L'explication ractuelle: si un fort potentiel (15-20 kV) est appliqué sur la brosse inférieure, l'air autour de la brosse est ionisé et la charge est injectée sur la ceinture, ce qui porte alors les et intérieur de la sphère.

 Dans l'Internet, je l'ai trouvé une explication tout à fait semblable pour tel dispositif VGD modifié comme suit:

 Un générateur de Van de Graaff simple, se compose d'une bande de soie fonctionnement sur deux poulies, dont l'un est entouré par une sphère métallique creuse. Deux électrodes E1 et E2, sous la forme de cônes très pointues sont positionnées respectivement à proximité de la partie inférieure de la poulie et à l'intérieur de la sphère. E2 est relié à la sphère, et E1 est constitué 10.000 volts positifs par rapport à la terre.

 Cette haute tension ionise l'air à ce point, repoussant les charges positives sur la bande et ils sont effectués à l'intérieur de la sphère. Cette charge positive induit une charge négative à l'électrode E2 et une charge positive à la sphère (à laquelle E2 est connecté). La différence de potentiel élevée ionise l'air à l'intérieur de la sphère et des charges négatives sont repoussés sur la bande, le décharger. En raison de l'effet de seau à glace de Faraday, charge positive sur E2 migre vers la sphère indépendamment de la tension existante de la sphère. Comme la bande continue à se déplacer autour de la sphère charge positive supplémentaire, jusqu'à ce que le taux de fuite est égale à la vitesse à laquelle la charge est induite.

 

Pourquoi les explications actuelles sont absurdes?

 Il est admis que générateur de Van de Graaff fonctionne simplement sur le principe de la triboélectricité. Lorsque deux matériaux sont frottés ou entrent en contact ensemble, un échange d'électrons de ,, "peut avoir lieu en fonction de leurs propriétés triboélectriques. Quand un tel transfert se produit, le matériau qui a perdu des électrons deviendra chargé positivement et celui qui a gagné des électrons devient chargé négativement.

 Triboélectricité est une caractéristique du matériau, cela signifie à chaque fois que deux matières sont frottées ou entrent en contact ensemble, l'un d'entre eux deviendront ,, positif "et un autre ,, négative". Il n'y a pas de possibilités techniques pour modifier les caractéristiques d'un matériau et par exemple un matériau en nylon frottés sur le même matériel en téflon pour devenir aujourd'hui chargé positivement et demain chargé négativement.

 Il est une loi de la nature (et non encore expliquées!) Que chaque fois que ces deux matériaux entrent en contact, à chaque fois le même type de charges ,, "figure sur une matière et opposées ,, charges» sur l'autre matériau.

 Ayant cette idée de bon sens à l'esprit laissez-nous analyser à nouveau la figure. 1 avec l'explication réelle pour Van der Graaff dispositif (sans injection de charge).

 Nous considérons que les poulies sont en Téflon et la ceinture est à partir de nylon.

 L'explication réelle de Van der Graaff dispositif contredit évidemment ce qui est connu à propos de la série triboélectrique et le contact ou l'électrification induction.

 Si la courroie se charge positivement comme résultat du contact entre la courroie de nylon et poulie inférieure de téflon, et bien sûr ces charges positives sont recueillies sur la plus grande sphère, il est totalement impossible que le même frottement entre la poulie de téflon supérieure et la ceinture en nylon charge la ceinture avec une charge négative. Soit connaissances triboélectrique soit l'explication réelle de Van der Graaf dispositif est un non-sens.

 Le van der Graaff vient en contradiction avec ce qui est connu à propos de l'électrification par contact ou l'influence aussi.

 Il est bien connu que lorsque la preuve d'un corps non chargé en contact avec un corps chargé, ayant une charge Q, la charge souffrent de redistribution sur les corps des deux. Bien sûr, comme résultat de cette distribution de charge le corps neutre initiale se charge, et l'organisme chargé initiale, reste chargée, mais ayant une charge plus petite comme dans la figure. 3

 

 

Figure 3. Communiquez avec transfert de charge

 

En fig. 6, après un contact, les deux organismes sont chargés de la même charge si elles ont les mêmes dimensions et sont fabriqués à partir du même matériau.

 Si ces organes sont facturés avec le même type de charge, mais en quantité différente (q et Q), lorsque le contact est fait il ya un transfert de charge de la plus grande à la plus petite entité chargée.

 Il est une règle de bon sens, que dans le cas d'influence ou   contact direct, il est impossible de transférer un même type de charge à partir d'un corps portant une charge plus petite à un autre corps portant une plus grande charge (fig 4). 

 

Figure 4. Impossibilité de transfert de charge

 

Selon cette ,, le sens commun "phénomènes de électrostatique, le domaine de dispositif VGD devrait arriver dans un ,, fin heureuse" cas une charge maximale égale en tant que valeur avec charge produite par le frottement entre deux surfaces. Les charges ,, "produites à la suite de frottement dépendent de la surface de contact et type de matériau, mais en tout cas, ce montant est faible, de l'ordre de l'échelle de Coulombs nano.

             Comme conséquence, après quelques secondes de VGD travail, la sphère devrait arriver, en admettant un transfert de charge de 100% (par induction ou par contact), à la même charge que la charge effective produite dans la friction entre la courroie et le rouleau comme dans la figure. 13.

 

Figure 13. charge maximale possible sur la sphère

 

            Après cela, même la ceinture de continuer à tourner, à cause de l'égalité des frais, aucun transfert ou aucune induction peuvent avoir lieu, car il est impossible de monter une petite charge sur une autre grande charge. Comme conséquence, l'électromagnétisme réelle prévu une charge maximale de la sphère jusqu'à plusieurs centaines de volts et en cas de transfert ou de tous ces travaux avec une influence% 100 rendements ou pour plus dispositif de taille, quelques milliers de volts peuvent apparaître ....

 

            Ne ces prédictions concordent avec les expériences réelles? Je ne pense pas ......

 

3. absurdités VGD avec système d'injection de charge

 Si le principe simple derrière le générateur VGD avec injection de charge est liée à une simple transport de charge injectée sur la bande, le même problème simple doit être résolu: Comment est possible de charger la sphère de plus un potentiel puis potentiel d'injection?

 La place a présenté considérations sont valables dans ce cas aussi, donc il est pas le cas pour les répéter.

 Complémentaire à ceux-ci, pour les théoriciens réels une expérience simple peut être effectuée.

 Au lieu de pulvériser la charge sur la ceinture, et après que la charge est de nouveau collectée à partir de la ceinture et déplacé sur une sphère, un rendement supérieur et un potentiel plus élevé peut être atteint que si la sphère est retiré de VGD et la charge est pulvérisé directement sur la sphère comme dans la figure. 14.

 

 

Figure 14. castration de charge et le potentiel finale

   Selon l'interprétation actuelle, dans ce cas, des centaines de millions de volts peuvent s'accumuler sur la sphère en fonction de sa taille et le milieu environnant. Rien ne peut arrêter un flux continu de la charge de l'injecteur à la sphère ... selon la théorie orthodoxe réelle.

La réalité est plus simple: Dans le cas de cette expérience simplifiée, la sphère arrive à un maximum potentiel égal au potentiel d'injection en cas de contact ou de potentiel inférieur en cas d'induction.

L'explication proposée pour VGD, décrit dans le livre, ne se fonde pas sur le mouvement de charge aussi loin que pas de charges électriques (électrons libres ou ions positifs) sont généralement générés par frottement ou contact.

Toute une classe d'expériences de physique (de triboelectricty, électrostatique, etc.) est fourni avec une nouvelle, simple et cohérente explication.