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.
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.
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.
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.).
Рис. 4. Зависимость
напряжения электростатического генератора
от сопротивления нагрузки и тока, переносимого
его транспортёром.
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.
Б. M. Гохберг, M. П.
Свиньин.
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
