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电磁大舞台——范德格拉夫发电机科普展品
EXHIBIT DETAILS

电磁大舞台——范德格拉夫发电机

电磁之奥

  • 展品尺寸以现场方案为准
  • 表现形式互动体验
  • 报价方式不标注价格 · 按需求报价

展示目的及科学原理

旨在让观众通过各类有趣、惊奇的放电现象,自主地对电磁学产生好奇;并结合装置将著名科学家法拉第、特斯拉等人的历史性经典实验加以组合,使有惊无险的电磁现象生动再现,让观众了解历史上科学家所做的捕捉电、存储电等电学实验;且在观看展教表演中,对电学产生深刻印象,感知勇于挑战权威的科学精神。

操作方式

美国物理学家罗伯特·杰米森·范德格拉夫于1931年发明了范德格拉夫起电机,是一种用来产生静电高压的装置。范德格拉夫起电机非常易于获得非常高的电压,现代的范德格拉夫起电机电势可达500万伏特。范德格拉夫发明起电机的目的是为早期的粒子加速器提供所需的高能量。这些加速器称为原子粉碎机,因为它们能够将亚原子颗粒加速至非常高的速度,然后将它们“撞击”到目标原子中。碰撞能够产生其他亚原子颗粒和高能量放射线(例如X射线)。能够产生这些高能量碰撞是粒子物理和核物理的基础。

l范德格拉夫为什么要研制起电机?

19世纪末20世纪初,是物理学大发展的年代。伦琴于1895年发现X射线,贝克勒尔于1896年发现铀的放射性,1897年约翰·汤姆逊发现电子。这些实验结果,强烈暗示原子也是具有内部结构的。1911年卢瑟福用天然放射性物质产生的α射线轰击金箔,根据α粒子散射角度分布提出原子的核式结构模型。1919年卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现撞出了一种粒子,其质量数为一个原子质量单位,电荷也是一个电荷单位,也就是质子。这是第一次利用天然放射性物质射出的粒子实现人工核反应。物理学家并不满足于使用天然放射性物质产生的α射线或者β射线来轰击原子来引起核反应,他们希望使用速度更快具有更大能量的粒子轰击原子。

范德格拉夫正是为了适合用高压直流电源来使带电粒子加速而研制起电机的。范德格拉夫起电机体积比马克斯高压发生器小得多,构造简单,而且能够产生连续不断的高电压而不是脉冲式的高电压。虽然范德格拉夫起电机能够产生的电流不大,只有微安数量级,但对使带电粒子加速这个目的来说,已经足够了。

展品中范德格拉夫发电机:由金属圆球、绝缘柱、LED彩灯、高压等组成,在实验互动过程中会放电、变化颜色,营造逼真的环境。

范德格拉夫发明起电机的目的是为早期的粒子加速器提供所需的高能量。这些加速器称为原子粉碎机,因为它们能够将亚原子颗粒加速至非常高的速度,然后将它们“撞击”到目标原子中。碰撞能够产生其他亚原子颗粒和高能量放射线(例如X射线)。能够产生这些高能量碰撞是粒子物理和核物理的基础。

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