IL GENERATORE DI VAN DE GRAAFF

IL GENERATORE DI VAN DE GRAAFF

CENNI STORICI

Ideato nel 1931 dal fisico nordamericano Robert Jemison Van De Graaff (Tuscaloosa, Alabama 1901 - Burlington 1967) fisico statunitense, lo progettò per la produzione di voltaggi molto elevati. Laureatosi in ingegneria all'Università dell'Alabama, studiò fisica a Parigi e ad Oxford. Ad Oxford teorizzò che atomi instabili come quelli dell'uranio potevano essere scissi bombardandoli con particelle d'alta energia. Non esistendo ancora una tecnica per accelerare le particelle alle energie richieste, iniziò a eseguire esperimenti con la macchina di Wimshurst, un'apparecchiatura elettrostatica che però non era in grado di accumulare una quantità sufficiente di carica elettrica; utilizzando dei barattoli di latta, Van de Graaff ipotizzò che fosse possibile accumulare una grande quantità di carica su una sfera cava. Tornato negli Stati Uniti, ebbe un posto all'Università di Princeton, dove nel 1931 costruì il primo generatore Van de Graaff.

DESCRIZIONE

La base in bachelite contiene il motore che aziona il rullo inferiore in ottone cromato. La velocità del motore che aziona la cinghia è regolabile mediante reostato. Il supporto che sostiene il rullo superiore è in plexiglas La cinghia di gomma, il pozzo che raccoglie le cariche è in rete d'ottone nichelato.

FUNZIONAMENTO Il motore alla base della colonna trascina la cinghia isolante e flessibile di gomma tra due pulegge, una della quali è alloggiata all'interno della cavità della sfera. Il generatore elettrostatico ausiliario, per mezzo di un pettine metallico che sfrutta il potere disperdente delle punte, trasferisce in continuazione cariche alla cinghia che le trasporta nella cavità della sfera, che le preleva per mezzo di un altro pettine ad essa collegato. La carica si distribuisce sulla superficie esterna della sfera e qui si accumula facendo innalzare il potenziale. E' interessante notare come viene sfruttato il modo di distribuzione della carica nei conduttori scegliendo la forma opportuna a seconda del risultato che si vuole ottenere: il sistema delle punte là dove si vuole che scocchino microscintille per trasferire la carica da un corpo all'altro, e quello della sfera là dove invece si vuole una distribuzione uniforme che eviti la formazione di campi elettrici più intensi in un punto e di conseguenza la scarica anzitempo della sfera stessa.

UTILIZZO

A differenza delle macchine elettrostatiche classiche, che hanno ormai un interesse unicamente storico, quella di Van de Graaff è ancora largamente utilizzata nei laboratori di ricerca per ottenere differenze di potenziali di varie decine di MV (milioni di Volt) necessarie in vari ambiti come quello della fisica nucleare, infatti, viene utilizzata nello stadio iniziale degli acceleratori lineari di particelle di cariche.

Le macchine di piccole dimensioni vengono usate essenzialmente per scopi didattici.