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 pilLyssværd på van de Graaff

Forsøg nr.: 51
Formål: At give en fornemmelse af styrken af et elektrisk felter skabt af højspænding.
Resume: Et lysstofrør vil lyse under påvirkning af det elektriske felt fra en van de Graaff generator.
Nøgleord: Elektriske felter, elektriske potentialer, højspænding, statisk ladning, ioniseringspotentiale, lys.

Beskrivelse:

Lysstofrør virker ved, at en tynd gas eksiteres og ioniseres af en elektrisk udladning. Når atomerne henfalder igen, udsendes stråling, som rammer et fosforlag på indersiden af lysstofrøret. Dermed begynder fosforlaget at lyse. For at eksitere gassen er det faktisk ikke nødvendigt at sende en elektrisk strøm igennem lysstofrøret; man kan nøjes med at udsætte røret for et stort elektrisk felt.

Et lysstofrør nær en opladet van de Graaff generator vil lyse
Et lysstofrør nær en opladet van de Graaff generator vil lyse. Har man det i hånden, når man lader sig selv op, så lyser det op som et lyssværd.

Et sådan felt findes for eksempel omkring en fuldt opladet van de Graaff generator. Man kan indledningsvis prøve at holde lysstofrøret hen imod højspændingsplatformen, hvorved røret vil lyse op. Kommer man for tæt på, springer der en lille gnist, som også får røret til at give et tydeligt blink.

Alternativt kan man stille sig op på en isolerende plade, røre ved van de Graaffen og derefter tænde for denne. På den måde lader man sig selv op. Hvis man samtidigt holder lysstofrøret i hånden, så vil dette begynde at lyse; specielt når man peger det hen imod en jordforbindelse.

Lyssværd på van de Graaff generator
Lyssværd på van de Graaff generator. Personen til højre er opladet via en van de Graaff. Billedet er for lyst til, at man kan se rørene lyse. Forsøget skal udføres i dæmpet belysning.

Hvis to personer laver forsøget, så kan den ene lades op til højspænding, mens den anden er jordforbundet. Dermed kan de med hver deres lysstofrør lave en lille fægtekamp med lyssværd. (Pas på ikke at ødelægge rørene!)

I stedet for at bruge en van de Graaff generator kan man stille sig ud under en højspændingsledning. Holder man lysstofrører op imod ledningen, vil røret lyse.

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 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 Lysstofrør

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: 5B10.00 (Elektricitet og magnetisme: Elektriske felter og potentialer) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 16.11.2004