к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Электростатический генератор

Электростатический генератор - устройство, в к-ром высокое постоянное напряжение (до нескольких MB) создаётся при помощи механич. переноса электроста-тич. зарядов. Цикл работы Э. г. можно представить диаграммой (рис. 1). На нек-рую ёмкость C1, состоящую из подвижного и неподвижного электродов, при первичном напряжении U1 подаётся заряд q1 = C1U1 (точка А на диаграмме). При переметении подвижного электрода ёмкость уменьшается, и при нек-ром значении C2 потенциал возрастёт до U2=U1C1/C2 (точка В). При этом потенциале U2 движущийся электрод соединяется с высоковольтной системой, и при дальнейшем уменьшении ёмкости до величины C3 (точка D)высоковольтной системе отдаётся заряд (q1 - q2) = (C2- C3) U2. Затем подвижный электрод отсоединяется от высоковольтной системы и начинает перемещаться к неподвижному заземлённому электроду (при постоянном заряде q2 = C3U2); ёмкость растёт и при нек-ром значении C4 потенциал электрода уменьшится до U1 (точка E). В этот момент электрод соединяют с источником первичного напряжения U1, и при дальнейшем увеличении ёмкости заряд растёт; когда ёмкость достигнет первонач. величины C1, на электрод переходит заряд (q1 - q2)=(C1 - C4) U1. В результате такого цикла кол-во электричества (q1- q2)переходит от первичной системы с потенциалом U1 к высоковольтной системе с потенциалом U2. Сила тока I = (q1- q2)/Dt, где Dt - время цикла (при холостом ходе и в отсутствие утечек, q1-q2 = 0, напряжение высоковольтной системы определяется значениями мин. ёмкости C3 и Um = C1U1/C3). Энергия, получаемая высоковольтной системой, складывается из электрич. энергии, сообщаемой первичной (низковольтной) системой W1=(q1- q2)U1 (возбуждение), и механич. работы W=(q1- q2)(U2- U1), затрачиваемой при перемещении заряда. Если C2<<C1, то U2>>U1 и W>>W1, т. е. практически вся энергия получается за счёт затрачиваемой механич. работы.

5121-53.jpg

Рис. 1. Диаграмма цикла работы электростатического генератора.

Существует много типов электростатических генераторов, отличающихся способом транспортировки зарядов: Э. г. с жёсткими роторами в виде цилиндров или дисков; электростатические генераторы с гибкими лентами (генератор Ван-де-Граафа); электростатические генераторы с пылевым или жидкостным транспортёром и др. В работе Э. г. существ. значение имеют электроизолирующие свойства среды. Первые конструкции Э. г. (30-е гг.) работали в открытом воздухе при обычном атм. давлении. Для уменьшения габаритов большинство совр. электростатический генератор работает в сжатом газе.

У электростатического генератора с диэлектрич. транспортёром нанесение и съём зарядов производятся непрерывно системой коронирую-щих острий или щёток (рис. 2). Переносимый транспортёром ток равен i = sbu, где s -поверхностная плотность зарядов; b - ширина транспортёра; u - его линейная скорость.

Если у высоковольтного электрода на транспортёр наносятся заряды обратной полярности, то переносимый ток увеличивается в 2 раза. Плотность зарядов s ограничивается возникновением поверхностных разрядов и обычно составляет (3-4)·10-9 Кл/см2, при этом переносимый ток i не превышает 1 мА.

5121-54.jpg

Рис. 2. Схема генератора Ван-де-Граафа с диэлектрическим транспортёром зарядов: 1 - транспортёр; 2-устройства для нанесения и съёма зарядов; 3-валы транспортёра; 4 - высоковольтный электрод.


У транспортёра с проводящими зарядоносителями заряды наносятся на их поверхность в поле индуктора (рис. 3) и передаются высоковольтному электроду дискретными порциями. Переносимый транспортёром ток равен i = qN, где q - заряд токоносителей; N-число зарядоносителей, касающихся высоковольтного электрода за 1 с. Пульсации напряжения генератора, вызываемые дискретным переносом зарядов, весьма малы. Транспортёр из цилиндров (пеллетрон) передаёт ток ок. 0,1 мА, транспортёр из стержней (ладдетрон) - 0,5 мА (при скорости перемещения носителей ок. 10 м/с). Возможно параллельное включение неск. транспортёров.

5121-55.jpg

Рис. 3. Устройство транспортёра с проводящими зарядоносителями: 1 - шкив транспортёра: 2-зарядоносители; 3 - изоляторы; 4 - индуктор.

Транспортёры с проводящими зарядоносителями более надёжны по сравнению с диэлектрическими, могут работать в чистых электроотрицат. газах и не загрязняют изолирующий газ пылью. В качестве газовой изоляции используют азот, углекислоту или их смеси, для увеличения эяектрич. прочности изоляции применяют также эле-газ SF6, фреон или их смесь с азотом и углекислотой.

Напряжение на выходе Э. г. пропорционально сопротивлению его нагрузки и току транспортёра (рис. 4). Регулировать и стабилизировать его можно, изменяя ток в цепи нагрузки (напр., при помощи коронирующего электрода; рис. 5) или плотность наносимых на транспортёр зарядов. В первом случае постоянная времени регулятора составляет неск. мс, во втором - десятые доли секунды. Диапазон напряжений, развиваемых Э. г., в зависимости от типа составляет от неск. десятков кВ до 10 мВ и более. Э. г. используются как непосредственно в виде источников высокого напряжения, когда не требуются значит. мощности, так и в сочетании с ускорит. трубками в электростатич. ускорителях заряж. частиц (ускорители прямого действия, инжекторы, предускорители для циклич. и линейных ускорителей и т. д.).

5121-56.jpg

Рис. 4. Зависимость напряжения электростатического генератора от сопротивления нагрузки и тока, переносимого его транспортёром.


5121-57.jpg


Рис. 5. Схема регулирования электростатического генератора с коронирующим электродом: 1- коронирующие острия; 2 -изолятор; 3-регулирующий триод; 4-высоковольтный электрод генератора; 5 - сосуд высокого давления.

Литература по

  1. Гохберг Б. M., Яньков Г. Б., Электростатические З-скорители заряженных частиц, M., 1960; Электростатические ускорители заряженных частиц. Сб., под ред. А. К. Вальтера, M., 1963.

    Б. M. Гохберг, M. П. Свиньин.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

    Bourabai Research Institution home page

    Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution