مولد واندوگراف چیست و چگونه کار می کند ؟

« مولد واندوگراف چیست ، چگونه کار می کند و چه کاربردی دارد ؟ » مولّد واندوگراف (Van de Graaff generator) ، نام دستگاهی است که بار الکتریکی روی کلاهک فلزی آن انباشته می شود و اگر یک جسم رسانا با کلاهک فلزی این دستگاه تماس پیدا کند ، دارای بار الکتریکی می شود .

در نمونه ی ساده ی مولد واندوگراف ( همانگونه که در تصویر بالا مشاهده می کنید ) ، غلتک M توسط یک موتور الکتریکی می چرخد ( در نمونه ی دستی ، این غلتک با دست و نیروی مکانیکی به حرکت در می آید ) و تسمه روی غلتک چرخانده می شود . معمولاً غلتک M از جنس پلی اتیلن (PE) و غلتک ′M از جنس پرسپکس است .
بر اثر مالش تسمه با غلتک ها ، غلتک M بار منفی و غلتک ′M بار مثبت پیدا می کند . غلتک M که بار منفی دارد ، در یک شانه ی فلزی که متصل به زمین است ، بار مثبت القا می کند . بار مثبت توسط این شانه روی سطح بیرونی تسمه قرار داده می شود . این بار های مثبت ، توسط تسمه ای عایق ، که به کمک شانه ی فلزی دیگری به کلاهک متصل است ، به سطح خارجی کلاهک منتقل می شود . به این ترتیب ، بار الکتریکی مثبت روی سطح خارجی کلاهک انباشته می شود .
اگر جای غلتک های M و ′M با هم عوض شود ، بار منفی در سطح خارجی کلاهک انباشته خواهد شد .
و اما در مورد کاربرد واندوگراف باید گفت که این دستگاه کاربرد های فراوانی در زمینه های آموزشی ، پژوهشی و برخی آزمایش های فیزیک مربوط به الکتریسیته دارد و حتی می توان از آن به عنوان یک وسیله برای سرگرمی و آشنایی هر چه بیش تر با پدیده ی الکتریسیته استفاده کرد !

" مولد واندوگراف " می تواند بار الکتریکی (electrical charge) تولید کند ! ( برای مشاهده عکس های بیش تر " ایـنـجـا " کلیک کنید . )

اگر در رابطه با این مطلب پرسشی دارید می توانید از ما بپرسید ! ( از طریق بخش نظرات همین پست ) ، همچنین اگر شما نیز پرسشی دارید که پاسخی برای آن نیافته اید ، کلید آن در دست ماست ! از ما بپرسید ، خوشحال میشویم بتوانیم به ما کمکی کنیم :)

در رابطه با این مطلب دیدگاه و یا در راستای بهبود آن پیشنهادی دارید ؟! در بخش نظرات همین مطلب مطرح کنید . 

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

تولید الکتریسیته

تولید الکتریسیته » الکتریسیته یکی از مناسب ترین صورت های انرژی است . جریان الکتریسیته از راه سیم های برق به خانه ها ، کارخانه ها ، و اداره ها می رسد و سپس در این جاها به آسانی به دیگر صورت های انرژی مثل انرژی نورانی ، گرمایی و حرکتی تبدیل می شود . میزان تقاضا برای انرژی الکتریکی در مقایسه با دیگر انواع انرژی آهنگ رشد بسیار سریع تری دارد .

دانش الکتریسیته

وسایلی مانند موتور های الکتریکی ، چراغ های روشنایی الکتریکی و بخاری های برقی زمانی کار می کنند که جریان الکتریسیته از درون آن ها بگذرد . جریان الکتریسیته از ذره های باردار بسیار کوچکی به نام الکترون ( الکترون ها دارای بار مثبت + هستند ) تشکیل شده است . هر کدام از الکترون ها بار الکتریکی بسیار کمی را جا به جا می کنند . الکترون ها در راستای اجسامی به نام رساناهای الکتریکی جا به جا می شوند اما یک رسانای الکتریسیته هم تا حدودی سرعت حرکت الکترون ها را کند می کند . این اثر مقاومت الکتریکی نام دارد . جریان الکتریسیته تنها زمانی برقرار می شود که یک نیروی الکتریکی ( نیروی محرکه ی الکتریکی یا اختلاف پتانسیل که ولتاژ نیز نامیده می شود و با نماد  v نشان داده می شود ) الکترون ها را به حرکت در می آورد .

جریان مستقیم و متناوب

جریان الکتریسیته به دو شکل مستقیم یا متناوب تولید می شود . در جریان مستقیم ، جریان الکتریسیته در راستای یک رسانای الکتریکی به طور پیوسته و در یک جهت جریان پیدا می کند . در جریان متناوب ، الکتریسیته نخست در یک جهت و سپس در جهت دیگر حرکت می کند و در هر ثانیه چند بار حرکتش عوض می شود . یکی از امتیاز های مهم جریان متناوب بر جریان مستقیم این است که ولتاژ جریان متناوب را می توان با دستگاهی به نام ترانسفورماتور تغییر داد .

خط های انتقال برق

جریان الکتریسیته ای که از راه پریز های برق به خانه می رسد و چراغ ها را روشن می کند خط اصلی برق نامیده می شود . الکتریسیته ای که در نیروگاه ها تولید می شود ، از راه شبکه ی سیم های انتقال نیرو و به صورت جریان متناوب به مراکز مورد نیاز منتقل می شود . ولتاژ انرژی الکتریسیته که برای مصرف به خانه ها و اداره ها می رسد ، 110 یا 220 ولت است . اما انرژی الکتریسیته ای که به کارخانه ها فرستاده می شود ، ولتاژ بسیار بالایی دارد ( 11 هزار یا 33 هزار ولت ) و این ولتاژ بالا نیروی محرکه ی ماشین های بزرگ را فراهم می کند .

باتری ها

باتری دستگاهی برای ذخیره ی  الکتریسیته است . مواد شیمیایی درون باتری انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می کنند . زمانی که یک مدار الکتریکی به باتری وصل می شود ، انرژی شیمیایی ذخیره شده در باتری به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و الکتریسیته در مدار جریان می یابد .

تولید و توزیع الکتریسیته

تولید الکتریسیته در نیروگاه ها با استفاده از انرژی سوخت های فسیلی و رساندن آن به خانه ها ، به این شکل است :

1. با سوزاندن سوخت های فسیلی ، انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت به انرژی گرمایی تبدیل می شود .
   
2. گرمای به دست آمده آب را می جوشاند و بخار آب پرفشاری تولید می شود .
   
3. بخار آب در میان پره های توربین ها جریان پیدا می کند و آن ها را به گردش در می آورد .
   
4. دستگاهی به نام ژنراتور ( مولد برق ) جریان الکتریسیته تولید می کند . ژنراتور دستگاهی است که انرژی حرکتی ( چرخش ) توربین ها را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند .
   
5. ولتاژ جریان الکتریسیته را افزایش می دهد تا به صد ها هزار ولت برسد که به وسیله ی خط های انتقال الکتریسیته در سر تا سر کشور توزیع می شود . وقتی جریان الکتریسیته با این ولتاژ زیاد منتقل می شود ، از هدر رفتن انرژی به صورت گرما تا اندازه ی زیادی کاسته می شود که در اثر مقاومت الکتریکی سیم های برق به وجود می آید .
   
6. ولتاژ جریان الکتریسیته در ایستگاه های محلی انتقال نیرو کم می شود تا برای مصرف در خانه ها مناسب باشد و از آنجا به منازل و ... می رود .

 
نمایی از یک مرکز توزیع برق
مهندسان در مرکز توزیع برق ، به طور مداوم میزان برق خارج شده از نیرو گاه را زیر نظر دارند .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...