Dit wordt echt een project. Het maken van een van de Graaff generator.
Dat is een toestel, ontworpen door Dr. R.J. van de Graaff, een Amerikaanse natuurkundige in de eerste helft van de vorige eeuw.
Bij mij thuis verzamelen zich langzaam de rariteiten, die hiervoor nodig zijn.
Wat heb ik nodig ?
Allereerst een behoorlijke hoeveelheid gekte om zo’n ding te willen maken.
In het Palais de la Decouverte in Parijs, waar een schitterende verzameling klassiek-natuurkundige apparatuur opgesteld staat maakte ik een demonstratie ervan mee. Compleet met een frans meisje met haar lange haar als een zonnekoningin om het hoofd heen. Bovenop een electrode van een meer dan manshoge generator.
Ik herinner me decimeters lange vonken. Ozongeur. Koper en eboniet.
Een recente foto van de museumsite in Parijs.
( Overigens is een bij mij opkomende vraag: “Wanneer wordt het weer 1973? Wanneer ontstaat er weer echte interesse in de klassieke natuurkunde? Dat is toch de ondergrond van alle aaibare telefoonschermen, computers en HD tv’s )
En verder is nog nodig:
Een metalen bol.
Een plastic pijp.
Diverse tribo-electrische materialen. ( Klinkt wel wat hippie-achtig! )
Een motortje + trafo
Diverse lagertjes en asjes pulleys en een aandrijfsnaartje
Whisker-electrodes.
Een ” belt ” voor het ladingstransport.
Geschikt kistje.
Aansluiting aan net ( compleet met ” aarde ” )
Informatie over de werking van een van de Graaff generator.
Een oorspronkelijk artikel uit de tijd van Dr. van de Graaff himself.
http://lateralscience.co.uk/VDG/Trump.html
Dit moet dus nog een bol worden. Het zijn (nu nog) twee sla-mengschalen. Ineens lagen die voor mij klaar bij de HEMA. ” Dit zijn ze !” Geen Maagdenburger halve bollen maar
straks de ladingdrager van de generator. Ik moet ze nog op elkaar solderen.
( Zal je gedacht zijn: je rekent op een carriere als slakom, maar je wordt ladingsdrager op een van de Graaf ’s generator. Het leven van een slakom is vol verrassingen. )
Dit is de bovenste roller. Hij is van glas. Dat materiaal staat bijna boven aan de
tribo-electrische ladder. Glas zagen met een diamantslijpschijfje levert een behoorlijke hoeveelheid krachttermen op, maar bij de tweede poging kwam het tot een mooie haakse, ronde roller. De roller draait op kogellagertjes, die op een stalen as zijn gestoken.
Ik heb nog even gedacht aan een houten as om eventuele ladingslekkage te voorkomen.
Maar ik wil eerst proberen hoe dit uitpakt.
Ook de onderste roller is klaar compleet met lagering en as.
Hier is de deklaag gevormd door teflontape. Dat materiaal staat op de eerste sport van de
electrostatische ladder.
De lichte bolling is nodig om later de belt in het midden van de roller te houden.
http://youtu.be/cXxcoYkJqp4
Op deze opname is goed te zien hoeveel ruimtelading er al uitgaat van de belt
als die enkele keren in contact is geweest met de teflonroller.
Dus de principes werken. Maar dat is normaal voor principes . .
Of mijn apparaat gaat werken hangt voornamelijk af van de mechanische uitvoering.
Van de week heb ik het idee gekregen om de whiskers te maken van
flatcable. Die bestaat per ader uit heel fijne koperdraadjes, die waarschijnljjk
wel aan de kwalificatie ” scherpe uiteinden ” zullen voldoen.
Trafo en kistje
Trafo: Mooi zwart gespoten. ( Oude trafo 12 V van mijn spoortrein )
Kistje : Mephisto! De schoenen zijn al tien jaar geleden versleten, maar het kistje huisvestte een groot aantal onduidelijke moeren en schroeven van ons Lundia kastensysteem. Die wonen nu in een plastic zakje en het kistje krijgt een nieuw leven.
Ook het motortje en de twee pulleys liggen klaar. De kleinste heb ik zelf gedraaid uit een stukje plastic en de grootste oogstte ik uit een gesloopte videorecorder.
http://youtu.be/hFtyaqNeayE
Het loopwerk loopt (nog met handkracht.) Maar de belt blijft keurig in het midden van de rollers zoals beloofd door degenen, die daartoe een bolling op de roller voorstelden.
En van de belt kan ik een minuscuul vonkje trekken. Al het licht moet uit om het te kunnen zien.
Nu moeten de whiskers nog een plaats krijgen bij de onderste en bovenste roller, de motor moet een plekje krijgen, de pulleys geplaatst, de halve bollen worden samengevoegd en de diverse verbindingen voor statische electriciteit tot stand worden gebracht.
Zo moet ie er ongeveer uit gaan zien.
Alle onderdelen zijn nu klaar en alles moet nu in elkaar gezet worden.
Ik ben er nog niet helemaal uit. De meeste beschikbare tekeningen zijn erg schematisch en geven geen informatie over zinvolle opstelling van de onderdelen ten opzichte van elkaar.
Toch lijkt dat belangrijk, want het gaat om hoogspanning. Dus dat impliceert : korte verbindingen, geen scherpe kanten, geaarde en spanningvoerende onderdelen ver uiteen
etcetera.
Ben nu bezig met verschillende opstellingen.
Ook zijn er nog wat problemen met de volgorde van assemblage. Wat moet eerst?
Hoe krijg ik bijvoorbeeld de belt in de kolom als die al vast op het kistje staat?
Achteraf aan elkaar plakken? De bovenste cylinder weer losprutsen, belt er langs en de zaak weer inelkaar zetten? Hoe moet ik de belt “op spanning ” zetten? Ik zal op een of andere manier een van de assen beweegbaar moeten opstellen.
En hoe stel ik een whisker precies af als ik die maar heel matig kan zien laat staan aanraken? Hoe maakt de bol aan de binnenkant contact met de bovenste whisker? Veertje? En gaat dat dan ook “sproeien” terwijl ik dat niet kan zien?
Ik moet de bol als geheel over de pijp heen kunnen zetten. .
Kortom . .. Hooggespannen verwachtingen maar nog geen hoogspanning!
Ik heb besloten om alle onderdelen eerst maar eens provisorisch in elkaar te zetten met als Leitmotiv : ” Therapists do it with tape”
Het resultaat is een wiebelig samenraapsel geworden. Er komen wel veel leermomenten uit voort. De plaats van de whiskers is erg kritisch. De vibratie van de hele machine trilt alles gauw los.
Maar van de (wat scheefstaande) bol kan ik een vonk trekken! Het geluid is duidelijk hoorbaar maar een vonk is maar matig te zien.
http://youtu.be/oUNUM0KVI6g
Nu nog : Kastje bewerken ( rond gat er in voor de pijp )
Van voren en opzij een inspectieluikje om de onderste whisker te kunnen instellen
Systeem met stelschroefjes bedenken om de whiskers vlak bij maar niet tegen de rollers aan te brengen. De whiskers zijn het meest kritisch in de hele machine. Als die niet goed staan doet-ie niks dus daar moet een instelsysteem voor komen.
En ik hoor nog “sproeigeluiden” van wat de engelse sites noemen ” tension-bleeding ”
Er is dus ergens sprake van geleiding naar aarde van de met veel moeite gegenereerde hoogspanning.
De machine werkt steeds beter. Hangt af van de beltspanning, de kwaliteit van het aardsnoer, de plaats van de whiskers en zelfs van het toerental van de rollers Te snel is niet goed!
Veel hangt ook af van de luchtvochtigheid.
In de droge periode eind maart 2013 kan ik vonken trekken van 2 centimeter.
Volgens de vuistregel, dat de doorslagspanning van droge lucht ongeveer 10.000 volt per centimeter is betekent een twee centimeter lange vonk dus 20.000 volt. Theoretisch mag ik op grond van de omvang van de bol ongeveer 30.000 V verwachten. Tweederde dus, en dat voor een proefopstelling! Ik ben tevreden.
Drie proefjes:
http://youtu.be/-Q93nxRC2m0
Mijn haar gaat overeind staan doordat ik de zelfde lading krijg als de bol van de generator. Het haar krijgt ook de zelfde lading en het probeert weg te komen van mijn hoofd, doordat gelijke ladingen elkaar afstoten. Als ik nu maar niet kaal word. ..
Ook is te zien de invloed van statische lading op een aantal lichte aluminium kaarsenpasjes.
Ze raken geladen en onder invloed van de ” aaardelectrode ” worden ze daardoor aangetrokken en ook afgestoten door de lading van de grote bol. Ze krijgen allemaal de zelfde lading en stoten elkaar daardoor af.
Daarna: Ionenwind. Het lichte vleugeltje in balans op de scherpe punt op de bol heeft zelf ook scherpe punten. Lading verzamelt zich op scherpe punten en de lucht eromheen raakt geioniseerd. De ionen worden vanaf de scherpe punten de ” ruimte ” in geslingerd en de reactiekracht levert het rotatie-moment.
Nog een proefje, waarbij ik gebruik maak van de Leidse fles.
De Leidse fles, een condensator, verzamelt de spanning van de generator, en hoewel die per tijdseenheid maar weinig stroom levert is de fles in staat om deze te accumuleren.
De vonken van de generator zelf zijn ongevaarlijk, maar deze vonk is dat beslist niet !
http://youtu.be/KgnYFBcS7XY
En nou moet-ie worden afgewerkt. En dat is voor mij het moeilijkst. ..
Modificaties :
1.) Een houten as. De stalen as sproeit! ( In het stikdonker van mijn
fotokamer is dat te zien, pas na een kwartier duisternis. )
2.) Plastic flenzen voor de bovenste glazen roller. De lading komt bij de
stalen as via de nu in karton uitgevoerde flenzen.
3.) De bol moet verder worden “omgeslagen ” De lading kan min of meer
ongehinderd overslaan op de buis.
4.) Waarschijnlijk zit er een geleidende laag in de pijp, die ik nu toepas.
Die moet worden vervangen. . ..
Kortom, de proefopstelling geeft aanleiding tot een vrijwel geheel nieuwe opbouw van het apparaat.