Beskrivning:
En Van de Graaff-generator tar elektroner från en metallkupol och transporterar dem till en urladdningsstav (figur 1). Laddningsskillnaden skapar en potentialskillnad mellan de två kulorna och snart slår en blixt mellan dem.
- Ihålig metallsfär
- Övre elektrod
- Övre rotationscylinder (av ett isolerande material)
- Positiv sida av bandet
- Elektroner transporteras ned från kulan
- Nedre rotationscylinder (av elektriskt ledande material)
- Nedre elektrod (jord)
- Urladdningsstav
- Urladdning som uppstår av potentialskillnaden
(Från Wikipedia)
Vilka förutsättningar behövs för att blixten, som alltså egentligen är en elektrisk urladdning, ska slå ner från himlen till jorden? Luften måste först joniseras för att leda strömmen (blixten). Detta sker vid mycket höga spänningar, för luft 30 000 Volt/cm. Vi åstadkommer enkelt dessa stora spänningsskillnader med Van de Graaff-generatorn!
En vanlig men rolig demonstration av den statiska laddningen av Van de Graaf-generatorn som vi brukar göra är att låta en försöksperson ställa sig på en stol och hålla händerna på generatorns metallsfär medan den laddas upp. Laddningarna från sfären kommer att ledas vidare till försökspersonen och hen kommer alltså bli väldigt elektriskt laddad! Detta kommer synas på håret som nu ställer sig rakt ut från huvudet som på bilden nedan. Detta beror på att alla hårstrån nu har lika laddning och alltså repellerar varandra.
Frågor och svar:
Är gnistor från Van de Graaff-generatorer farliga?
Nej! Gnistorna har mycket hög spänning, men så pass låg ström att de inte är farliga. Det är själva strömmen, alltså mängden laddade partiklar med (hög) energi, som är det som i realiteten skadar en människa. (Spänningen spelar in i det att det är den som påverkar hur hög energi strömmen har, och hur stor den blir, i kombination med kroppens resistans. Kroppens resistans ökar även med spänningen, men i detta fall finns det inte tillräckligt med laddningar för att strömmen ska bli så stor ändå, och Ohms lag gäller därför inte riktigt här). Det sticker lite att få en stöt, men det är inte hälsovådligt. Dock tillämpar vi säkerhetsregler om att inte låta personer med svagt hjärta eller pacemaker göra hårdemonstrationen.
Hur stavar man till Van de Graaff?
Det stavas precis som det används på dessa sidor, "Van de Graaff". Inte "der" eller "Graff". Det är utan tvekan ett av de mest felstavade namnen inom vetenskapen, i gott sällskap med Bremsstrahlung och Lorentztransformationer.
Detta beror delvis på att ett engelskt progg-/art rockband från 1960- och 70-talet hade namnet "Van der Graaf Generator". Namnet Van de Graaff kommer från den amerikanske fysikern Robert J. Van de Graaff som uppfann generatorn 1929, men bandet, som blandar orgel och saxofon med melankolisk sång, är absolut värt att lyssnas på!
