Generator Van de Graaff: Perbedaan antara revisi

| doi = 10.1103./PhysRev.43.149

| access-date = 9 August 2022

 

Generator Van de Graaff mulanya digunakan sebagai [[akselerator partikel]] untuk riset fisika, karena dengan potensi tingginya bisa digunakan untuk mengakselerasi [[partikel subatomik]] hingga kecepatan yang sangat dalam tabung evakuasi. Generator ini juga salah satu tipe akselerator yang kuat hingga ditemukannya [[siklotron|cyclotron]] yang ada pada awal tahun 1930-an. Generator Van de Graaff tetap digunakan sebagai akselerator untuk menghasilkan partikel energik dan sinar [[X-ray]] untuk [[riset nuklir]] dan [[pengobatan nuklir]].<ref>{{cite journal

|doi-broken-date = 31 July 2022

|url = https://www.science.org/content/article/hair-raising-technique-detects-drugs-explosives-human-body

 

Tegangan yang diproduksi pada udara terbuka, mesin Van de Graaf ini dibatasi oleh <i>arc</i> atau busur atau lengkungan dan [[pelepasan koronal]] hingga pada 5 MV. Kebanyakan mesin industri modern diisolasi pada tangki bertekanan dari gas berisolasi; ini bisa diraih dengan potensi yang sebesar 25 MV.

| date = November 1867

| url = https://books.google.com/books?id=2lgwAAAAIAAJ&pg=PA391

| last1 = Gray

| first1 = John

}}</ref>

Pada mesin jenis ini, [[gravitasi]] menggerakkan tetesan air melawan dari medan elektrostatik yang berlawanan dari ember. Kelvin sendiri menyarankan untuk menggunakan sabuk untuk membawa muatan daripada air. Pada mesin pertama elektrostatik, telah digunakan sabuk tak terhingga untuk mentransfer muatan yang dibuat pada tahun 1872 oleh [[Augusto Righi]].<ref name="Van de Graaff" /><ref name="Gray" /> Pada mesin itu, digunakan sabuk terbuat dari [[karet india]] dengan kawat cincin sejalur dengan panjangnya sebagai pembawa muatan, yang dimana ditransfer ke bola logam elektroda. Muatan ini diterapkan oleh sabuk dari penggilas bawah oleh [[induksi elektrostatik]] menggunakan pelat bermuatan. John Gray juga menemukan mesin sabuk pada tahun 1890.<ref name="Gray" />

|last1 = Swann

|first1 = W. F. G.

Generator Van de Graaf dikembangkan pada tahun 1929, oleh fisikawan Robert J. Van de Graaf pada [[Universitas Princeton|Princeton University]], dengan bantuan koleganya [[Nicholas Burke]]. Model awalnya didemonstrasikan pada bulan Oktober 1929.<ref>{{cite web |url=http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/graaff.html |title=Robert Jemison Van de Graaff |website=The Institute of Chemistry - The Hebrew University of Jerusalem |access-date=2006-08-31 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20060904024639/http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/graaff.html |archive-date=2006-09-04}}</ref> Mesin awalnya menggunakan kaleng logam biasa, motor rotor kecil, dan pita sutra yang dibeli pada toko kelontong di Amerika Utara. Setelah itu, dia mengajukan ke ketua departemen fisika memohon $100 untuk mengimprovisasi versinya itu. Dia mendapatkan uangnya, dengan beberapa kerepotan dan kesulitan. Pada tahun 1931, dia dapat melaporkan mencapai 1.5 juta volt, mengatakan "Mesinnya itu sederhana, murah, dan portabel. Saklar lampu biasa dapat mencukupi kebutuhan dayanya."<ref>{{cite journal |last=van de Graaff |first=R. J. |title=Minutes of the Schenectady Meeting September 10, 11 and 12, 1931: A 1,500,000 volt electrostatic generator. (Menit-menit pertemuan Schenectady pada bulan September 10, 11, dan 12 tahun 1931) |journal=Physical Review |publisher=American Physical Society (APS) |volume=38 |issue=10 |date=1931-11-15 |issn=0031-899X |doi=10.1103/physrev.38.1915 |pages=1919–1920}}</ref><ref>''Niels Bohr's Times'', Abraham Pais, Oxford University Press, 1991, pp.378-379</ref> Menurut aplikasi pengajuan paten, mesinnya memiliki dua bola berdiameter sekitar 60 cm dengan akumulasi muatan yang disokong pada tiang [[gelas borosilikat|kaca borosilikat]] 180&nbsp;tinggi cm; aparatusnya seharga $90 pada tahun 1931.<ref>"Van de Graaff's Generator", in "Electrical Engineering Handbook", (ed), CRC Press, Boca Raton, Florida USA, 1993 {{{ISBN|0-8493-0185-8}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Wolff |first1=M.F. |title=Van de Graaff's generator |journal=IEEE Spectrum |date=July 1990 |volume=27 |issue=7 |pages=46 |doi=10.1109/6.58426|s2cid=43715110}}</ref>

 

 

 

=== Mesin Energi Tinggi ===

 

 

Perkembangan yang baru-baru ini adalah perkembangan tandem akselerator Van de Graaff, yang berisi satu atau lebih dari generator Van de Graaff, yang dimana bermuatan [[ion]] negatif yang diakselerasikan melalui [[perbedaan potensial]] sebelum dihilangkan dari elektron dua atau lebih, didalamnya ada sebuah terminal bertegangan tinggi, dan diakselerasikan ulang. Sebuah contoh dari operasi tiga tahapan telah dibangun di Laboratorium Nuklir Oxford pada tahun 1964 dengan 10 MV

'injektor' yang satu arah dan tandem 6 MV.<ref>J. Takacs, ''Energy Stabilization of Electrostatic Accelerators (Penstabilan Energi dari Akselerator Elektrostatis)'', John Wiley dan Anak-anaknya, Chichester, 1996</ref>{{page needed|date=April 2016}}

 

 

Perkembangan selanjutnya adalah [[Pelletron]], dimana sabuk karet atau kain diganti dengan rantai pipa konduktif yang pendek dengan diselimuti oleh tautan-tautan kecil, dan udara ion elektroda diganti dengan roler yang ditanam dan elektroda bermuatan induktif. Rantai ini bisa dioperasikan dengan tegangan yang tinggi daripada sabuk, dan tegangan-tegangan serta arusnya yang dicapai lebih tinggi daripada generator konvensional Van de Graaff. Akselerator Ion 14&nbsp; pada [[Universitas Nasional Australia|the Australian National University]] menyimpan Pelletron 15 MV. Rantai-rantainya lebih dari 20&nbsp;m panjangnya serta bisa bergerak lebih cepat daripada 50 km/h.<ref>{{cite web |title=Particle Accelerator (Akselerator Partikel)|url=http://www.anu.edu.au/CSEM/machines/Accelerator.htm |date=November 2002 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20190608111732/http://www.anu.edu.au/CSEM/machines/Accelerator.htm |archive-date=2019-06-08}}</ref>

[[File:Van de Graaff Generator.svg|thumb|267x267px|right|Diagram generator Van de Graaff]]

 

 

Selanjutnya, medan elektrik yang kuat menyelimuti bagian roler atas bermuatan positif (3) menginduksi medan elektrik yang sangat tinggi mendekati sisir terdekat (2). Pada suatu saat dari sisir tersebut, maka medan menjadi kuat untuk mengionisasi molekul udara. Elektron dari molekul udara akan tertarik diluar dari sabuk, pada saat ion positif tertarik ke sisir. Pada sisir yang telah di netralkan dengan elektron dari logam, akan meninggalkan sisir dan bagian luar (1) dengan beberapa elektron dan muatan positif. [[Hukum Gauss]] (Seperti diilusstrasikan pada [[eksperimen ember es Faraday]]), muatan positif yang berlebih akan diakumulasi pada bagian permukaan luar dari bagian luarnya, menghilangkan [[medan elektrik]]. Dilanjutkan untuk mengatur sabuk menyebabkan induksi elektrostatik, dimana akan membangun banyak muatan pada selimut luar. Muatan akan diakumulasi secara kontinyu hingga muatan akan meninggalkan bola (Melalui kebocoran dan [[pelepasan koronal]]) yang sama dengan muatan baru yang dibawa menuju bola dengan sabuk tersebut.{{r|maglab}}

Sebuah terminal generator Van de Graaff tidak membutuhkan bentuk bola untuk bekerja, faktanya bentuk yang optimum adalah bola dengan kurva tengah meliputi lubang dimana sabuk dimassuki. Terminal melingkar meminmalisir medan elektrik disekitarnya, membolehkan potensial yang lebih besar untuk mencapai tanpa ionisasi udara, atau [[gas dielektrik]] yang menyeliputinya. Sejak generator Van de Graaff bisa memasoki arus kecil hingga hampir ke semua tingkatan potensi elektrik, ini adalah contoh dari [[sumber arus]] yang hampir ideal.

 

 

{{multiple image

| width2 = 338

}}

 

== Perbandingan dengan Generator Elektrostatik Lain ==

[[Image:WimshurstElectricMachine.jpg|thumb|Gambar teknis dari mesin Wimshurst, dari [[Hawkins Electrical Guide]]]]

 

 

== Paten-paten ==

== Pranala luar ==

{{Commons category|Van de Graaff generators}}

* [http://libraries.mit.edu/archives/exhibits/van-de-graaff/ Illustration from Report on Van de Graaff Generator From "Progress Report on the M.I.T. High-Voltage Generator at Round Hill"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150509203055/http://libraries.mit.edu/archives/exhibits/van-de-graaff/ |date=2015-05-09 }}

* [[Nikola Tesla]], "''{{DOClink|[http://www.tesla.hu/tesla/articles/19340300.doc Possibilities Of Electrostatic Generators]}}''". Scientific American, March, 1934. (.doc format)

 

[[Category:Fisika Akselerator]]