Το παρακάτω κείμενο δεν αποσκοπεί στην εξήγηση της κατασκευής ή της λειτουργίας της μηχανής παραγωγής στατικού ηλεκτρισμού Wimshurst (προφέρεται: γουίμσ χερστ), η οποία είναι εύκολο να βρεθεί στο ίντερνετ και ειδικά στο YouTube, αλλά δημιουργήθηκε σαν ένας οδηγός για την επισκευή και συντήρηση συγκεκριμένης σχολικής μηχανής εργαστηρίου.
Οι βλάβες της μηχανής Wimshurst συμβαίνουν συνήθως:
Α. Στο σύστημα κίνησης,
Β. Στο σύστημα παραγωγής του στατικού ηλεκτρισμού.
Α. Οι βλάβες του συστήματος κίνησης προέρχονται συνηθέστερα από φθορά ή κόψιμο ιμάντα.
Για την αντικατάσταση (αν απαιτηθεί) χρειάζεται λαστιχένιο κορδόνι διαμ. 5 χιλ. που κολλιέται με κυανοακρυλική κόλλα (Super Glue).
Καλό είναι τα κοψίματα για την ένωση κορδονιού να γίνουν λοξά, ώστε να έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής. Το στέγνωμα της κόλλας βοηθιέται αν τυλίξουμε το σημείο ένωσης με μονωτική ταινία για μερικά λεπτά, επειδή η κόλλα αυτή στεγνώνει σε απουσία οξυγόνου.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Ο ιμάντας από την άλλη πλευρά της μανιβέλας μπαίνει σταυρωτά, έτσι ώστε ο πίσω δίσκος να γυρίζει αντίθετα από τον εμπρός (φαίνεται στην εικόνα).
Καλό είναι επίσης, μια φορά το χρόνο να μπαίνει μια σταγόνα λάδι στα σημεία όλων των εδράνων ολίσθησης.
Β. Αντίστοιχα, τα προβλήματα παραγωγής στατικού ηλεκτρισμού προέρχονται:
Β1. Από βρώμικους δίσκους, ή
Β2. Από απευθυγράμμιση των ψηκτρών γεφύρωσης, ή
Β3. Από μη καλή επαφή των ψηκτρών γεφύρωσης.
Αναλυτικότερα:
Β1. Αν οι δίσκοι είναι βρώμικοι, καθαρίζονται με πανί μουσκεμένο σε ΑΠΙΟΝΙΣΜΕΝΟ νερό, ή οινόπνευμα. ΠΟΤΕ μη χρησιμοποιείτε νερό βρύσης. Τα άλατα που αφήνει βραχυκυκλώνουν τα στοιχεία παραγωγής στατικού ηλεκτρισμού.
Αφού καθαριστούν και στεγνώσουν οι δίσκοι, καλό είναι να περαστούν ελαφρά με παραφινικό λάδι.
Β2. Τα ζεύγη των ψηκτρών γεφύρωσης, πρέπει να σχηματίζουν ένα Χ, με τις πλευρές του σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Για τη συγκεκριμένη φορά περιστροφής της μηχανής, το ζευγάρι προς την πλευρά της μανιβέλας πρέπει να έχει κατεύθυνση από επάνω αριστερά προς τα κάτω δεξιά, ενώ το πίσω ζευγάρι από επάνω δεξιά προς κάτω αριστερά, όπως τα κοιτάμε πάντα από την πλευρά της μανιβέλας.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Η μηχανή δεν παράγει σπινθήρες αν περιστραφεί ανάποδα, σε σχέση με τη φορά που έχει ρυθμιστεί (συνήθως δεξιόστροφα).
Β3. Οι ψήκτρες γεφύρωσης πρέπει να είναι σε ελαφρά επαφή με τους μεταλλικούς τομείς των δίσκων κατά την περιστροφή. Μετά από κάποια χρήση της μηχανής, ή αν κάποιος επιχειρήσει να την περιστρέψει ανάποδα, οι ψήκτρες μπορεί να παραμορφωθούν μόνιμα και να μην ακουμπούν στους τομείς. Στην περίπτωση αυτή, αρκεί συνήθως να τις κάμψουμε και να τις επαναφέρουμε με το χέρι.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Οι άλλες ψήκτρες, ή το σύστημα (χτένι) συλλογής του στατικού ηλεκτρισμού (που είναι σε οριζόντια διάταξη), δεν πρέπει να έρχονται σε επαφή με τους μεταλλικούς τομείς, καθώς ο στατικός ηλεκτρισμός μεταφέρεται σ’ αυτές μέσα από το ηλεκτροστατικό πεδίο.
Οι πυκνωτές LEYDEN (δοχεία) δεν δημιουργούν συνήθως προβλήματα, αλλά για να φορτιστούν σωστά θα πρέπει ο αγωγός μεταξύ των αγώγιμων εξωτερικών επιφανειών τους να είναι συνδεδεμένος, δηλ. να υπάρχει το σύρμα μεταξύ των μεταλλικών ακροδεκτών, στην ξύλινη βάση της μηχανής.
Αν όμως απομακρύνουμε αρκετά τις σφαίρες μεταξύ τους, η εκκένωση μπορεί να προκληθεί μέσα στους πυκνωτές.
Χοντρικά, υπολογίζουμε την εκκένωση σε 1 kV ανά χιλιοστό απόστασης των σφαιρών.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Πριν ακουμπήσετε μεταλλικά τμήματα της μηχανής μετά τη λειτουργία της, να την εκφορτίζετε ακουμπώντας μεταξύ τους τις σφαίρες εκκένωσης.
Β3. Οι ψήκτρες γεφύρωσης πρέπει να είναι σε ελαφρά επαφή με τους μεταλλικούς τομείς των δίσκων κατά την περιστροφή. Μετά από κάποια χρήση της μηχανής, ή αν κάποιος επιχειρήσει να την περιστρέψει ανάποδα, οι ψήκτρες μπορεί να παραμορφωθούν μόνιμα και να μην ακουμπούν στους τομείς. Στην περίπτωση αυτή, αρκεί συνήθως να τις κάμψουμε και να τις επαναφέρουμε με το χέρι.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Οι άλλες ψήκτρες, ή το σύστημα (χτένι) συλλογής του στατικού ηλεκτρισμού (που είναι σε οριζόντια διάταξη), δεν πρέπει να έρχονται σε επαφή με τους μεταλλικούς τομείς, καθώς ο στατικός ηλεκτρισμός μεταφέρεται σ’ αυτές μέσα από το ηλεκτροστατικό πεδίο.
Οι πυκνωτές LEYDEN (δοχεία) δεν δημιουργούν συνήθως προβλήματα, αλλά για να φορτιστούν σωστά θα πρέπει ο αγωγός μεταξύ των αγώγιμων εξωτερικών επιφανειών τους να είναι συνδεδεμένος, δηλ. να υπάρχει το σύρμα μεταξύ των μεταλλικών ακροδεκτών, στην ξύλινη βάση της μηχανής.
Αν όμως απομακρύνουμε αρκετά τις σφαίρες μεταξύ τους, η εκκένωση μπορεί να προκληθεί μέσα στους πυκνωτές.
Χοντρικά, υπολογίζουμε την εκκένωση σε 1 kV ανά χιλιοστό απόστασης των σφαιρών.
ΠΡΟΣΟΧΗ! Πριν ακουμπήσετε μεταλλικά τμήματα της μηχανής μετά τη λειτουργία της, να την εκφορτίζετε ακουμπώντας μεταξύ τους τις σφαίρες εκκένωσης.
ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΜΗΧΑΝΗΣ (ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ) VAN DE GRAAFF
Υπόψη ότι η εικόνα είναι τυπική, και δεν φαίνονται κάποιες λεπτομέρειες που περιγράφονται στο κείμενο.
Το παρακάτω κείμενο δεν αποσκοπεί στην εξήγηση της κατασκευής ή της λειτουργίας της γεννήτριας Van de Graaff, η οποία είναι εύκολο να βρεθεί στο ίντερνετ και ειδικά στο YouTube, αλλά δημιουργήθηκε σαν ένας οδηγός για τη συντήρηση συγκεκριμένης σχολικής μηχανής εργαστηρίου.
Tα θέματα συντήρησης της μηχανής Van de Graaff αφορούν κυρίως:
Α. Στην καθαριότητα των μονωτικών επιφανειών
Β. Στην ομαλή κύλιση της ταινίας
Γ. Στο σύστημα συλλογής στατικού ηλεκτρισμού
Α. Για την καθαριότητα των μονωτικών χρησιμοποιούμε πανί και καθαρό οινόπνευμα, ή ΑΠΙΟΝΙΣΜΕΝΟ νερό, ΠΟΤΕ νερό βρύσης.
Ειδικά η ταινία, καλό είναι να καθαρίζεται μια φορά το έτος με καθαρό οινόπνευμα στην εξωτερική της επιφάνεια, ώστε να απομακρύνονται βρωμιές και ξένα σωματίδια που προέρχονται από τη φθορά των τύμπανων κύλισης.
Β1. Για την καλή κύλιση της ταινίας, τα δύο ακραία μεταλλικά τύμπανα κύλισης (άνω και κάτω) έχουν καλυφθεί με μονωτική ταινία, με τρόπο ώστε να αποκτήσουν ένα (ελάχιστα) βαρελοειδές σχήμα, το οποίο βοηθάει στο κεντράρισμα της ταινίας.
Αυτό είναι γνωστό και σαν το “παράδοξο των επίπεδων ιμάντων κίνησης”, η τάση τους δηλαδή να κινούνται προς τη μεγαλύτερη διάμετρο, σ’ έναν (ελαφρά) κωνικό κύλινδρο.
Περισσότερα για το φαινόμενο αυτό, μπορείτε να διαβάσετε στο ίδιο blog στο link: https://geometax12.blogspot.com/2018/07/blog-post_9.html, θέμα 47.
Β2. Η τάνυση της ταινίας, ελέγχεται από μια βίδα στην κορυφή της κατασκευής, στην οποία υπάρχει πρόσβαση αφού αφαιρέσουμε (απλά ανασηκώνοντας) τη σφαιρική κεφαλή.
Η τάνυση θα πρέπει να είναι επαρκής, ώστε η ταινία να μην γλιστράει στον κάτω κύλινδρο κίνησης, αλλά δεν πρέπει να είναι και υπερβολική επειδή αυτό θα προκαλέσει δυσκολία στην κίνησή της και γρήγορη φθορά.
Β3. Επίσης, στο επάνω τμήμα της μηχανής, έχει τοποθετηθεί στο πλευρό του ορθοστάτη μια βίδα για τη ρύθμιση της κλίσης του άνω μεταλλικού ζυγώματος, έτσι ώστε οι δύο ακραίοι μεταλλικοί κύλινδροι κίνησης (ο άνω και ο κάτω) να είναι κατά το δυνατόν παράλληλοι.
Αυτό βοηθάει (επιπρόσθετα από το βαρελοειδές σχήμα των κυλίνδρων), ώστε η ταινία να μένει κατά το δυνατόν κεντραρισμένη, αποφεύγοντας την επαφή (και τη φθορά) με τις πλευρικές επιφάνειες.
Η βίδα αυτή έχει μονωτικό κάλυμμα, για την αποφυγή διαρροής του στατικού φορτίου.
Γ. Το σύστημα συλλογής στατικού ηλεκτρισμού αποτελείται από τρία μεταλλικά ελάσματα, ένα στο επάνω μέρος και δύο στο κάτω.
Τα ελάσματα αυτά κοιτάζουν το μεν επάνω προς τα κάτω τα δε κάτω προς τα επάνω, και ρυθμίζονται έτσι ώστε η ακμή τους (που συλλέγει τον στατικό ηλεκτρισμό), να απέχει 2 περίπου χιλιοστά από την ταινία.
ΠΡΟΣΟΧΗ! όταν επανατοποθετείτε τη σφαιρική κεφαλή, να βεβαιώνεστε ότι η βίδα ρύθμισης στην κορυφή, φωλιάζει σταθερά μέσα στην υποδοχή της σφαίρας.
Επίσης, για την αποφυγή ενόχλησης, πριν αγγίξετε τη σφαίρα να την ΕΚΦΟΡΤΙΖΕΤΕ με το ραβδάκι γείωσης.
ΥΓ: Δεν πρέπει να γίνεται σύγχιση μεταξύ της Van de Graaff generator (που είναι η πιο πάνω μηχανή), και του ροκ συγκροτήματος που ιδρύθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1960, Van der Graaf Generator. Προσοχή στις λεπτομέρειες της γραφής!
Β2. Η τάνυση της ταινίας, ελέγχεται από μια βίδα στην κορυφή της κατασκευής, στην οποία υπάρχει πρόσβαση αφού αφαιρέσουμε (απλά ανασηκώνοντας) τη σφαιρική κεφαλή.
Η τάνυση θα πρέπει να είναι επαρκής, ώστε η ταινία να μην γλιστράει στον κάτω κύλινδρο κίνησης, αλλά δεν πρέπει να είναι και υπερβολική επειδή αυτό θα προκαλέσει δυσκολία στην κίνησή της και γρήγορη φθορά.
Β3. Επίσης, στο επάνω τμήμα της μηχανής, έχει τοποθετηθεί στο πλευρό του ορθοστάτη μια βίδα για τη ρύθμιση της κλίσης του άνω μεταλλικού ζυγώματος, έτσι ώστε οι δύο ακραίοι μεταλλικοί κύλινδροι κίνησης (ο άνω και ο κάτω) να είναι κατά το δυνατόν παράλληλοι.
Αυτό βοηθάει (επιπρόσθετα από το βαρελοειδές σχήμα των κυλίνδρων), ώστε η ταινία να μένει κατά το δυνατόν κεντραρισμένη, αποφεύγοντας την επαφή (και τη φθορά) με τις πλευρικές επιφάνειες.
Η βίδα αυτή έχει μονωτικό κάλυμμα, για την αποφυγή διαρροής του στατικού φορτίου.
Γ. Το σύστημα συλλογής στατικού ηλεκτρισμού αποτελείται από τρία μεταλλικά ελάσματα, ένα στο επάνω μέρος και δύο στο κάτω.
Τα ελάσματα αυτά κοιτάζουν το μεν επάνω προς τα κάτω τα δε κάτω προς τα επάνω, και ρυθμίζονται έτσι ώστε η ακμή τους (που συλλέγει τον στατικό ηλεκτρισμό), να απέχει 2 περίπου χιλιοστά από την ταινία.
ΠΡΟΣΟΧΗ! όταν επανατοποθετείτε τη σφαιρική κεφαλή, να βεβαιώνεστε ότι η βίδα ρύθμισης στην κορυφή, φωλιάζει σταθερά μέσα στην υποδοχή της σφαίρας.
Επίσης, για την αποφυγή ενόχλησης, πριν αγγίξετε τη σφαίρα να την ΕΚΦΟΡΤΙΖΕΤΕ με το ραβδάκι γείωσης.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου