FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilMel på van de Graaff / Strittende hår

Forsøg nr.: 50
Formål: At demonstrere elektrisk frastødning og acceleration.
Resume: Lidt mel placeres på en van de Graaff generator. Når denne tændes oplades melet, som blæses væk af den elektriske frastødning.
Nøgleord: Coulombs Lov, elektriske felter, elektriske potentialer, højspænding, statisk ladning, acceleration, ballistik, kræfter.

Beskrivelse:

En lille vandret metalplade places oven på en van de Graaff generator. Oven på denne plade hældes lidt majsmel. Andet mel kan også bruges, men det skal ikke være for fint malet, da melet så let klistrer sammen.

Mel på en opladet van de Graaff
Lidt majsmel placeres på en van de Graaff, der tændes. Melet lades op og frastødes.

Når van de Graaffen tændes, bliver kuplen og metalpladen opladet. Det samme gør melet, og da ens ladninger frastødes, vil melet begynde at sprøjte ud til alle sider væk fra van de Graaff kuplen.

Hvis man undervejs trækker en gnist fra kuplen (for eksempel med en jordet ledning), så vil kuplen aflades meget pludseligt, og melet vil ligge stille indtil kuplen igen er ladet op. Det er meget muligt, at noget af melet bliver liggende tilbage. Dette skyldes, at melet klistrer lidt sammen.

Majsmel på toppen af en van de Graaff generator
Majsmel på toppen af en tændt van de Graaff generator accelereres væk i ballistiske baner.

Forsøget kan demonstrere, hvordan moderne forskningsacceleratorer fungerer. Her har man også en højspændingsplatform, som lades op. I stedet for majsmel har man en ionkilde, der kan skabe ladede partikler ud fra gasser, væsker eller faste stoffer. Når atomerne eller molekylerne ioniseres, bliver de frastødt og accelereret bort fra højspændingsplatformen.

Fysikken bag dette forsøg er for øvrigt præcis den samme, som forklarer, hvorfor håret begynder at stritte på en person, der lades op af en van de Graaff generator.

En langhåret person lades op af en van de Graaff generator
Når man lades op af en van de Graaff generator, vil ladninger på håret frastøde hinanden og få håret til at stritte til alle sider.

Spørgsmål og svar:

Er gnister fra van de Graaff generatorer farlige?

Selv om spændingen fra generatoren er meget høj, så løber der kun en lille strøm, når man aflader den. Derfor afsættes der kun en ganske ubetydelig effekt i en person, der trækker en gnist. Selve gnisten springer til et meget lille kontaktpunkt på personens krop, og denne koncentration af strøm påvirker nerverne, så gnisten føles som et lille smæld på huden. Dette er dog ikke farligt. At strømmen dog ikke er helt ubetydelig, kan man opleve ved, at man kan få kroppens muskler til at trække sig sammen, når de påvirkes af en gnist. På trods af, at generatorene har været anvendt til undervisning i årtier, så er det dog svært at opspore dokumenterede tilfælde af dødsfald eller skader. Tilsvarende kan man nævne, at van de Graaff generatorer formentligt ikke er farligere end de elektriske hegn, man finder på landet ud til offentlige veje. Som udgangspunkt må man sige, at en van de Graaff generator ikke betragtes som decideret farlig, men bare for at være helt sikker, så bør man ikke lade folk, der har fået konstateret svagt hjerte, eksperimentere med en van de Graaff generator.

Hvordan staves van de Graaff?

Det staves netop, som det bruges på disse sider: "van de Graaff". Ikke "der" eller "Graff". Det er muligvis et af de mest fejlstavede navne i naturvidenskaben. Dette skyldes blandt andet et engelsk rockband fra 1960erne og 70erne med navnet "Van Der Graaf Generator".

Hvorfor sker der ikke noget med melet?

Det er muligvis, fordi van de Graaff generatoren ikke leverer højspænding. Undersøg om du kan trække en gnist fra kuplen. Alternativt er melet lidt for fugtigt, så det klistrer sammen. Prøv med noget andet mel.

Hvorfor bliver generatorens kuppel ikke ladet op?

Van de Graaff generatorer kan være meget lunefulde, da spændingen på kuplen for eksempel afhænger af luftens fugtighed samt støv og skidt på selve generatoren. Hvis kuplen ikke lades op, så prøv at rense kuppel, søjler, bånd og båndruller grundigt for skidt. Undersøg også om båndet er blevet ledende, hvilket kan ske efter nogle års brug. I så fald skal båndet udskiftes. Afprøv altid en van de Graaff lige før du skal gennemføre et forsøg!

Udstyr og materialer:

grøn pil Van de Graaff generator
grøn pil Mel

Referencer:

grøn pil"How van de Graaff generators work" (howstuffworks.com).
grøn pilR.J. Van de Graaff, K.T. Compton, and L.C. Van Atta: "The Electrostatic Production of High Voltage for Nuclear Investigations", Phys. Rev. 43, 149 (1933).
grøn pilR.J. Van de Graaff, J.G. Trump, and W.W. Buechner: "Electrostatic generators for the acceleration of charged particles", Rep. Prog. Phys. 11, 1 (1946).
grøn pilP.H. Rose and A.B. Wittkower: "Tandem van de Graaff accelerators", Scientific American 223, 24 (august 1970).
grøn pilA.W. Simon: "Theory of the frictional Van de Graaff electrostatic generator", Am. J. Phys. 43, 1108 (1975).

PIRA DCS: 5B10.25 (Elektricitet og magnetisme: Elektriske felter og potentialer) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 08.12.2004