Van de Graaff 500'000[V]

Un générateur de Van de Graaff

est une machine électrostatique inventée par Robert Van de Graaff au début des années 1930 qui permet d'atteindre des tensions continues très élevées, mais des courants de faible intensité, avec des différences de potentiel de l'ordre de 5 à 10 méga volts sur les générateurs industriels modernes. La nécessité d'obtenir des tensions élevées intervient dans plusieurs applications : expérimentations physiques où il est un composant d'un accélérateur de particules, alimentation d'un tube à rayons X. Le générateur utilise le mouvement d'une courroie isolante pour accumuler en continu des charges électriques sur une électrode terminale, typiquement une sphère métallique fixe et creuse.

Le terme de Statitron a été utilisé pour nommer l'accélérateur électrostatique que forme un générateur Van de Graaff lorsqu'il accélère des particules chargées dans un tube à vide. Ce terme n'a pas eu un grand succès dans les articles scientifiques où l'on écrit « accélérateur Van de Graaff » pour nommer cette première génération d'accélérateur de particules sans le suffixe -tron des machines plus puissantes (cyclotron, bévatron, synchrotron).

Le générateur peut être considéré comme une source constante de courant connectée en parallèle avec un condensateur et une résistance à la résistivité très grande.

​Parties du Van de Graaff

1. Sphère creuse avec des charges positives
2. Électrode (E2) connectée à la sphère , un peigne est au plus près de la courroie
3. Poulie supérieure (en Nylon)
4. Partie de la courroie chargée positivement
5. Partie de la courroie chargée négativement
6. Poulie inférieure (en Téflon), son axe est relié à un moteur
7. Électrode inférieure (E1) destinée à collecter les charges négatives
8. Sphère chargée négativement utilisée pour décharger la boule principale
9. Étincelle ou arc électrique produits par la différence de potentiel

Série triboélectrique

Fourrure de lapin (plus positif)

Verre

Nylon

Laine

Coton

Soie

Dacron

Polyvinylchloré

Polyéthylène

Caoutchouc

Teflon

Saran wrap (plus négatif

Fonctionnement:

Puisque le caoutchouc n'est pas conducteur d'électricité (c'est-à-dire, ne permet pas aux charges électriques de se déplacer d'un point à l'autre, comme dans le métal ), la ceinture transporte ses charges à l'intérieur de la sphère, ou une autre série de pointes , placées près de la ceinture, les recueille . Des fils relient ces pointes à la sphère, et ainsi la charge est répartie partout.


Progressivement, la sphère devient de plus en plus négative. Cela n'empêche pas l'apport des électrons à l'intérieur du creux intérieur, mais la différence de tension par rapport à l' extérieur peut monter cependant à quelques millions de volts. Quand la tension devient assez élevée, une étincelle comparable à la foudre atteint la terre ou à une cible métallique adéquate. Des machines de ce type sont exposées au musée de Boston de la Science et fournissent aux visiteurs des démonstrations impressionnantes


Quand que les sphères se chargent vers le haut, elles accumulent de l'énergie électrique. D'où vient cette énergie? Simple. Nous avons dit que même lorsque la sphère est chargée jusqu'à des millions de volts, les forces électriques sont absentes à l'intérieur , et il n' y a aucune difficulté à récupérer les charges apportée par la ceinture. Mais à l'extérieur de la sphère, ces forces existent ! Pour charger des charges électriques négatives sur la bande, il faut surmonter la force répulsive F de celles qui y sont déjà... et donc effectuer un travail ! Le moteur qui doit surmonter cette répulsion, est donc la source d'énergie. Un étudiant tournant la poulie inférieure avec une manivelle pourrait également fournir l'énergie, mais devrait être dehors à cause des étincelles !

MONTAGE

"Voir liste triboélectrique"

1. Sphère creuse avec des charges positives.
Normalement on construit le Van de Graaff avec une sphère en laiton mais dans notre cas on a une sphère en plastique recouverte d'une bande adhésive en aluminium.

2.Électrode (E2) connectée à la sphère , un peigne est au plus près de la courroie.
Faut choisir un bon peigne métallique, libre a votre imagination. Vous pouvez utiliser du fil souple et le séparer les brins pour le faire ressembler a un peigne.

3.Poulie supérieure verre.
Pour trouver une poulie ou un cylindre en verre c'est pas facile. On a découpé une bouteille en verre avec une mini meule avec disque en diamant chez un vitrier. A la troisième bouteille c'était la bonne!
Ensuite il faut trouver un support pour accrocher la bouteille au centre de la machine.

4.Partie de la courroie chargée positivement
Une courroie en caoutchouc dans notre cas.

5.Poulie inférieure en PVC

6.Pour finir on relie le peigne inférieur a une petite sphère portable au bout d'un isolant

7. Mouvement de la courroie
Faut faire bouger cette maudite courroie pour provoquer un mouvement, dont une frottéson sur les poulies