Cтраница 4
Этим пользуются в электростатических генераторах, применяемых в ядерной технике. На рис. 1.40 изображен схематический разрез генератора Ван-де - Граафа. Электрический заряд передается бесконечной непроводящей ленте, переносящей его внутрь большой металлической сферы. Там заряд снимается и переходит на наружную поверхность проводника. Таким образом удается постепенно сообщить сфере очень большой заряд и достигнуть разности потенциалов в несколько миллионов вольт. [46]
Две концентрические незаряженные металлические сферы, радиусы которых равны R1 и R3, причем R Rs, соединены тонкой проволокой. Проволока проходит сквозь маленькое отверстие в сфере, расположенной концентрически между первыми двумя. Эта сфера имеет радиус R2 и несет на себе заряд Q, расположенный по ней равномерно. Пренебрегая влиянием соединительной проволоки, определить заряд, индуцированный на внутренней металлической сфере. [47]
О 8.2.25. В генераторе Ван де Граафа носители заряда, приклеившиеся к непроводящей ленте, переносятся против поля. Внутри шара заряды снимаются с ленты сильным полем, локализованным на контактной щетке. Необходимую для движения ленты энергию может поставлять электродвигатель, бензиновый мотор или рука человека. Определите установившийся потенциал шара в двух случаях: а) лента движется с постоянной скоростью и; б) ленту двигают, прикладывая к ней постоянную силу F. О 8.2.26. Электрическая атомная батарея представляет собой металлическую сферу с изолированным от нее кусочком / 3-радиоактивного вещества. Число атомов, распадающихся в единицу времени, равно к Энергия вылетевших электронов W. [48]
О 8.2.25. В генераторе Ван де Граафа носители заряда, приклеившиеся к непроводящей ленте, переносятся против поля. Внутри шара заряды снимаются с ленты сильным полем, локализованным на контактной щетке. Необходимую для движения ленты энергию может поставлять электродвигатель, бензиновый мотор или рука человека. Определите установившийся потенциал шара в двух случаях: а) лента движется с постоянной скоростью и; б) ленту двигают, прикладывая к ней постоянную силу F. О 8.2.26. Электрическая атомная батарея представляет собой металлическую сферу с изолированным от нее кусочком 0-радиоактивного вещества. Число атомов, распадающихся в единицу времени, равно к Энергия вылетевших электронов W. [49]
Электростатический генератор Ван де Граафа. Применение электростатической машины для создания высокого напряжения, ускоряющего положительные ионы, впервые было предложено и осуществлено в 1929 г. Ван де Граафом из Массачусетского технологического института. В генераторе Ван де Граафа высокое напряжение создается и поддерживается на проводящей сфере посредством непрерывной передачи ей статического заряда от движущейся ленты. Изготовленная из шелка, резины, бумаги или некоторых других подходящих изоляционных материалов лента приводится в движение мотором и системой роликов. Она проходит сквозь щель АВ, соединенную с источником постоянного высокого напряжения ( от 10 до 30 кв), и устанавливается таким образом, чтобы на острие в точке В поддерживался непрерывный разряд. Таким образом, положительные ( или отрицательные) заряды стекают с острия иглы В на ленту, которая их уносит внутрь изолированной металлической сферы; там в свою очередь имеется другое острие или острозубый гребень С, соединенный со сферой и снимающий с ленты заряды, которые затем распределяются по поверхности сферы. [50]
Другим источником высокого напряжения, применявшимся для ускорения заряженных частиц, является электростатический генератор, разработанный Ванде Граафом. Этот прибор состоит из непрерывной ленты, движущейся поверх двух шкивов, изготовленной из изолирующего материала, например из шелка, полотна или бумаги. Первый шкив заземлен и вращается электрическим мотором. Второй шкив располагается внутри полого металлического цилиндра или сферы большого радиуса. Этот цилиндр или сфера изолированы от остальной аппаратуры. При работе генератора части ленты, движущейся от нижнего шкива вверх, сообщается электрический заряд от источника сравнительно низкого напряжения. Лентой этот заряд переносится вовнутрь полой сферы и там с помощью тонкой металлической щетки переносится на сферу. В этом генераторе непрерывный поток зарядов переносится лентой от источника слабого напряжения на изолированную металлическую сферу. Потенциал сферы непосредственно определяется количеством электричества, находящегося на его поверхности. Условиями, ограничивающими количество электричества, которое может быть помещено на сферу, является близость других предметов, например стен и крыши лаборатории, а также разряд в воздухе вблизи сферы, обусловленный сильным электрическим полем, создаваемым сферой. Электростатические генераторы работали успешно при потенциале сферы, доходившем до 2 5 млн. вольт относительно потенциала земли. В некоторых генераторах напряжение, даваемое устройством, заряжающим ленту, не превышало 10 киловольт. [51]