מחולל (גנראטור) ואן-דה-גרף הוא למעשה משאבת מטענים המפרידה בין מטענים חיוביים לשליליים.
גנראטור זה הומצא ע"י רוברט ואן-דר-גרף  Robert Jemison Van de Graaff ב1931.
 


התמונה נלקחה מויקיפדיה


בניגוד לסוללה המוגדרת כבעלת מתח קבוע וזרם משתנה (היא מספקת מתח של 1.5 וולט לדוגמא עד לתום חייה) מחולל ואן-דה-גרף מוגדר כבעל זרם קבוע (ונמוך) ומתח משתנה.
 
המחולל מורכב מחגורה של משי או חומר מבודד אחר המסתובבת סביב שני גלגלות אחת מוליכה ואחת מבודדת ראה תמונה). בסמיכות לכל גלגלת יש אלקטרודה בצורת מברשת מתכתית.
הגלגלת התחתונה מונעת ע"י מנוע ומסיעה את החגורה
 
כאשר החגורה מונעת נוצרים הפרשי פוטנציאלים.
החגורה מושכת מטענים שליליים מהכדור החלול העליון (1) ו"דוחפת" אותם לכדור המתכת (8). בצורה זו נוצר עודף מטען שלילי בכדור (8) ועודף מטען חיובי בכדור החלול (1). ככל שהמכשיר ממשיך לפעול יותר זמן כך הפרש הפוטנציאלים גדל.


התמונה נלקחה מויקיפדיה

 
(1). כדור מתכת חלול הטעון מטענים חיוביים.
(2). פיסת מתכת (אלקטרודה) נמשכת מהכדור החלול עד קרוב למסילה אך ללא מגע.
(3). גלגלת עליונה העשויה מחומר מבודד.
(4). צד המסילה הטעון מטענים חיוביים.
(5). צד המסילה הטעון מטענים שליליים.
(6). גלגלת תחתונה העשויה מחומר מוליך.
(7). אלקטרודה תחתונה המחוברת לאדמה.
(8). כדור טעון מטען שלילי המשמש לפרוק את הכדור החלול.
(9). ניצוץ הנוצר עקב הפרש הפוטנציאלים
 
מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

9 תגובות

  • יונתן

    איך לא מתחשמלים?

    כאשר יש מתח על הגוף של 1000 וולט יווצר זרם של 1 אמפר דבר אשר גורם למוות (לפי ויקיפדיה). איך מתח של מחולל ואן דה גרף (ושוקר/טייזר) כל כך גבוה אבל יוצר זרם נמוך כאשר התנגדות הגוף היא בקירוב קבועה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאנה גריבנין

    מחולל ואן דה גרף לא מסוכן

    שלום יונתן,

    מחולל ואן דר גרף הוא בקירוב מקור זרם, כלומר כאשר מחברים אליו התנגדות כלשהי הוא משנה את המטען שלו בהתאם להתנגדות. הרי המחולל כולו הוא נייטרלי, הוא יכול ליצור מתח גבוה של עשרות אלפי וולטים בקצה אחד, אך מטענים אלו יכולים בקלות לחזור חזרה אל כדור המתכת ממנו באו. ככל שהתנגדות הגוף שנחבר אל המחולל גבוהה יותר, כך יותר מטענים "יעדיפו" לחזור אל הכדור הטעון במקום לעבור דרך הגוף. בגלל המבנה הזה של המכשיר, לא יכול ליפול מתח גבוה על הגוף ולכן הוא איננו מסוכן.

  • אוריאל

    מחולל ואן דה גרף

    איפה קונים

  • אריה

    אלטרנטור

    הירות המינימלית שהאלטרנטור
    מייצר חשמל

  • מאיר

    תגובה

    כל תנועה של מוליך בתוך שדה מגנטי תיצור זרם.

  • יוסף

    שלוש שאלות...

    בס"ד
    שלום רב!!
    רציתי לקבל בבקשה תשובות לשלוש שאלות:
    1) מדוע האלקטרודה העליונה אינה נוגעת ישירות במסילת המשי?
    2) מהיכן המקור של המטענים שנשאבים מהאלקטרודה התחתונה?
    3) כיצד מגיעים המטענים השליליים לכדור הפריקה?

  • מאיר ברק

    תשובה

    (1). אם היה מגע הרי שהיה לנו "מעגל חשמלי" כל הרעיון הוא ליצור גוף מבודד אם היה מגע היתה זרימת אלקטרונים חופשית ולא היה נוצר הפרש מתחים.
    (2). האלקטרודה מחוברת לאדמה והוא המקור הכמעט "אינסופי" לאלקטרונים.
    (3). האלקטרונים "נחטפים" מהאלקטרודה העליונה ("2" בציור) ומכיוון שיש משם חיבור מוליך ישיר לכדור הפיקה הרי שכול "הגוף" המדובר טעון במטענים שליליים.

  • יוסף

    אי בהירות

    בס"ד

    ראשית תודה רבה על התשובות המחכימות!

    שנית, לא הבנתי מספר דברים:

    1) הרי המטענים העודפים עוברים מהחגורת משי לאלקטרודה העליונה, אם כן מדוע יש מרחק בין החגורה לאלקטרודה? וגם איך המטענים מצליחים "לקפוץ" מהחגורה לאלקטרודה בכל זאת למרות שאין ביניהם מגע?

    2) מדוע המטענים העודפים לא נפרקים מכדור הפריקה דרך האלקטרודה העליונה בחזרה לחגורה? הרי ברגע שמצטברים בכדור הרבה מטענים נוצר הפרש פוט' לכאורה בינןו לבין החגורה?

    3) מההסבר שהובא בראש העמוד משמע שאלקטרונים נשאבים מהאדמה ועוברים דרך החגורה לעבר הכדור הגדול ואילו מהאיור שהובא שם משמע שפרוטונים עוברים מהחגורה לכדור ולא אלקטרונים?

    אני מקווה שיהיה לכם סבלנות לענות על כל השאלות הנ"ל.....

    בברכה רבה!!

    יוסף.

  • מאיר ברק

    תשובות

    (1.1). כדי ליצור הפרש מתחים בין הכדור (1) וכדור (8) חייב להיות "הפסק" ביניהם; אחרת המטען בכול הגוף יהיה אחיד.
    (1.2). המטענים קופצים בדיוק כמו שברק "קופץ" דרך האוויר. אם היה שם וואקום לא הייתה מתרחשת פריקה.
    (2). האלקטורנים ממשיכים מהחגורה לכדור המתכת ומצטברים שם. החגורה עשויה ממשי ולא חומר מוליך ולכן היא מבוגגת למעשה.
    (3). אני מבין את אי הבהירות בהסבר שמבלבלת אותך. אערוך את התשובה מחדש.