VDG cihazı, sürtünme ile elektriklenme sonucu (+) veya (-) yüklerin, metal bir kürenin dış yüzeyinde toplanmasını sağlayan bir düzenektir.

Transkript

1 VDG (Van de Graaff) CİHAZI NEDİR? VDG cihazı, sürtünme ile elektriklenme sonucu (+) veya (-) yüklerin, metal bir kürenin dış yüzeyinde toplanmasını sağlayan bir düzenektir. Metal küreyi C değerinde bir kapasitor, toplanan yükleri de Q olarak tanımlarsak, bu küre üzerinde V(Volt) =Q/C bir gerilim oluşur. Buna durgun elektrik (statik elektrik) denir ve bu gerilim çok yüksek değerlere çıkabilir da MIT Üniversitesinde Fizikçi Van de Graaff tarafından icat edilmiştir ve bugün CERN e gelinen yolda önemli bir yeri vardır. Sürtünme ile elektriklenme, durgun elektrik, statik elektrik, Van de Graaff cihazı nedir, nasıl çalışır ve kullanıldığı yerler için internet ve diğer kaynaklara bakınız. Bu cihaz ile maddenin yapısı, atomlar, (+) ve (-) yükler, bunların birbirini çekmesi, itmesi ve daha pek çok konuda öğretici, eğlendirici, şaşırtıcı. pek çok deney yapılabilir ve bu deneyler temel bilimlere ilgi uyandırırlar. İnternette yapılacak bir aramada da karşınıza yüzlerce deney çıkacaktır. Ülkemizde de giderek yaygınlaşan Bilim Parklarında en çok ilgiyi VDG ile yapılan deneyler çekmektedir. Yine internette kendi VDG cihazını kendisi yapmak isteyen ve birbiri ile bilgi paylaşan, nasıl yapılabileceğini soran veya anlatan yüzlerce meraklı kişi ve site bulunmaktadır. Biz bu sitelerde yapımları anlatılan VDG cihazlarının pek çoğunu yapılabilirlik ve kullanılabilirlik yönünden inceledik. Bunlardan bazıları çok basit ve ilk denemede bozulabilecek gibi zayıf bir yapıdaydılar. Bazıları da kullanılan malzemelerin temin ve yapım zorluğu nedenleriyle pratik değildi. Her iki durumda da karşılaşılacak olumsuzluklarla kişilerin merakı bir süre sonra geçip gidebilirdi. Çıkrıklı model VDG, bu olumsuzlukları yaşamadan kendi yapabileceğiniz sağlam, kullanılabilir ve uzun ömürlü bir cihaz olarak tasarlandı ve üretildi. Ayrıca, elektriğe bağlı olmadan, bir çıkrık ile elle döndürülerek çalıştığı için son derece emniyetlidir. Bu cihazla durgun elektrik konusunda pek çok deneyi kendiniz yapabilir, yeni yeni deneyler bulabilirsiniz. Unutmayınız, bilgi güçtür, öğrendikçe kendinize güvenecek ve bilimi seveceksiniz. Bu cihazla belki siz de bir Bilim insanı olma yönünde ilk adımınızı atacaksınız. Bilim tarihinde bunun pek çok örneği vardır. Bilim dünyasına hoş geldiniz. Mucit Çocuk Bilim Parkları Kurma ve Geliştirme Derneği, YAPBİL Bilimsel Deney Setleri, yapbil.com.tr

2 Çıkrıklı model VAN de GRAAFF CİHAZI (VDG): REV1 ( ) Cihazın yapısı aşağıdaki şekilde görülmektedir. İçinin de görülmesi için üst yarım küre çıkarılıp yana konulmuştur. Cihaz, üzerindeki çıkrık(a) elle döndürülerek çalışmaktadır. Çıkrık döndürülünce alt silindir(b), lastik kayış(c) ve üst silindir(d) hep beraber dönerler. Bu dönme sırasında lastik kayış ve silindirler arasında elektron alışverişi olur. Bunun sonucu olarak lastik kayış ve silindirler, yapıldıkları malzemenin cinsine göre (-) veya (+) yükle yüklenirler. Bu olaya sürtünme ile elektriklenme (triboelectric) denir. Örneğin, alt silindirden ayrılırken (-) yükle yüklenmiş lastik kayış üst elektrot(e) üzerindeki (-) yükleri, K kablsu üzerinden metal kürenin iç yüzeyine, ve buradan da daha uzağa yani metal kürenin dış yüzeyine(f) doğru iterler. Lastik kayış döndükçe bu olay tekrarlanır ve kürenin dış yüzeyinde toplanan (-) yükler ve dolayısıyla kürenin voltajı sürekli artar. Cihazın yanında yalıtkan bir sapın(j) iki ucuna takılı metal yarım küre(g) bir kablo ile alt metal gövdeye(i) bağlı, diğer yarım küre(h) ise tamamen yalıtılmış test elektrotlarıdır ve deneylerde kullanılacaktır.

3 MONTAJ SIRASI: 1. Taban tahtası(1) üzerine şekilde görülen parçalar bağlanır. 2. Alt silindir(8) şekilde görüldüğü konumda alt mil(9) üzerine vida(10) ve somun(26) ile sabitlenir. Lastik kayış(11) alt silindir(8) üzerine geçirilir.

4 3. Alt milin iki ucuna rulmanlar(12) takılır ve taban saçındaki deliklere geçirilir. 4. Alt milin ve rulmanların taban saçındaki deliklerden sağa sola kayıp çıkmaması için şekilde görülen vida(13), pul(14) ve somunlar(15)) takılır.

5 5. Döndürme kulpu için havşa başlı bir vida(16) somunla(4) kasnağa(17) iyice sıkılır. Sonra bu vida üzerine aluminyum bir boru(18) takılır ve boru serbest dönebilecek şekilde fiberli somun(19) takılır. Aluminyum borudan tutarak kasnak rahatça döndürülebilir. Kasnak rulmanlar üzerinde dönecektir. Vida(39) üzerine sıra ile 40,41,12,41,12,41 pullar ve rulmanlar dizilir ve kasnağın(17) orta deliğine geçirilir. Kasnağın diğer tarafına çıkan vida(39) uzantısına pul(40) takılır. Kasnak bu hali ile yani son takılan pul(40) kasnak ile temas eder durumda taban saçına(2) takılır ve fiberli somun(42) ile sıkılır. 6. Makara(23), mile(9) takılır, makara ve kasnaktaki yuvalar hizalanır, ve makara vida(35) ile sıkılarak sabitlenir.

6 7. Alt köprü(24) şekilde görüldüğü gibi cıvatalara(3) takılır, somun(4) ve tırtıllı pul(5) ile iyice sıkılır. Üstteki somunlar ile cıvataların üst uçları hizalanmalıdır. AE(alt elektrot) gösterilen konumda (arkada) olmalıdır. Yukarıda 5. Maddede adı geçen Fiberli somun(42) şekildeki gibi görülecektir. 8. Plexi boru(27, ) alt saç köprü üzerine 2 adet vida(25) ve somunla(26) sabitlenir.

7 9. Plexi boru(27) üzerine önce küçük lastik halka(28), sonra alt yarım küre(29) geçirilir. Sonra üst saç köprü(30) plexi boruya vida(25) ve somunla(26) vidalanır. Üst mil(32) üzerineüst silindir(31) takılır. Üst mil lastik kayış(11) silindirin(31) üzerinde olacak şekilde üst köprü(30) üzerine vida(33) ve somunla((15) sabitlenir. Kablo(38) takılır. ÜE(üst elektrot) şekilde görüldüğü konumda (önde) olmalıdır. Hatırlatma: AE(alt elektrot) arka tarafta idi. 10. Küçük lastik halkanın(28) yeri tabandan yaklaşık 25 cm olacak şekilde ayarlanır. Üst yarım küre (36), alt yarım küre(29) üzerine oturtulur. Büyük lastik halka(34) takılır. VAN DE GRAAFF CİHAZINIZ HAZIRDIR.

8 ÇIKRIKLI MODEL VDG MALZEME LİSTESİ: 1 Taban tahtası, 1 adet 2 Taban saçı, 1 adet 3 M6 x 90 altıköşe başlı cıvata, 4 adet 4 M6 somun, 13 adet 5 M6 tırtıllı pul, 8 adet 6 Lastik ayak, 4 adet 7 Ahşap vidası, 4 adet 8 Alt silindir, 1 adet 9 Alt mil, 1 adet 10 M3 x 30 vida, 1 adet 11 Lastik kayış, 1 adet 12 Rulman, 4 adet 13 M4 X 10 vida, 5 adet 14 Yuvarlak 4.3x15, 4 adet 15 M4 somun, 6 adet 16 M6 X 55 havşa başlı vida, 1 adet 17 Tahta kasnak, 1 adet 18 Aluminyum boru, 1 adet 19 M6 fiberli somun, 1 adet 20,21,22 Boş bırakılmıştır 23. Makara, 1 adet 24. Alt köprü, 1 adet 25. M3 X 8 vida, 4 adet 26. M3 somun, 5 adet 27. Plexiglass boru 22cm, 1 adet 28. Küçük lastik halka, 1 adet 29. Alt yarım küre, 1 adet 30. Üst köprü, 1 adet 31. Üst silindir, 1 adet 32. Üst mil, 1 adet 33. M4 x 20 vida, 2 adet 34. Büyük lastik halka, 1 adet 35. M4 x 8 vida, 1 adet 36. Üst yarım küre, 1 adet 37. G ve H test elektrodları ve kablosu 38. Kablo 39. M8 X 40 vida, 1 adet 40. Yuvarlak pul 8.4x25, 2 adet 41. Yuvarlak pul 8.4x17, 3 adet 42. M8 fiberli somun, 1 adet NOTLAR: 1. Listedeki, örneğin M3X30 (metrik3x30) vida 3mm çapında, 30 mm uzunluğunda bir vidadır. Aynı şekilde M4X10 vida da 4mm çapında, 10mm uzunluğunda bir vidadır. M3 veya M4 somunlar da bu vidalara uygun somunlardır. 2. Fiberli somun19,42 vidaya takılıp bırakıldığı yerde sabit kalan bir somundur. Somundaki fiber halka somunu vidaya sıkıştırıp sabitlemektedir.