Bandgenerator

Physik
Chemie ⋅ Biologie
Technik
LEYBOLD DIDACTIC GMBH
5/97-kem/Sf-
Gebrauchsanweisung
Instruction Sheet
541 72
Bandgenerator 100 kV/15 µA
Van de Graaf Generator
Fig. 1
Der Bandgenerator ist ein elektrostatischer Ladungserzeuger
für sehr hohe Spannungen (bis 100 kV bei optimalen Versuchsbedingungen), die wegen des sehr kleinen Kurz-schlußstromes (bis 15 µA) nicht berührungsgefährlich sind.
The van de Graaf generator is an electrostatic charge generator
for extremely high voltages (up to 100 kV under optimum experiment conditions) which are not contact-hazardous due to the
extremely low short-circuit current (up to 15 µA).
1
1
Sicherheitshinweise
Safety notes
• Bei laufendem Bandgenerator keine Eingriffe in die angeschlossene Schaltung vornehmen.
Schaltung zur Strommessung vor dem Einschalten des
Bandgenerators fertig stellen.
• Do not touch or alter the connected circuit while the van de
Graaf generator is running!
Assemble the circuit for current measurement completely
before switching on the van de Graaf generator.
• Vorsicht! Gefährdung empfindlicher elektronischer Geräte
(Computer, Taschenrechner, Digital-Meßgeräte) durch
hochfrequente Störspitzen, die durch Spannungsüberschläge erzeugt werden.
• Caution: high-frequency interference peaks caused by
voltage flashover can damage sensitive electronic equipment (computers, pocket calculators, digital measuring instruments).
• Kunststoffteile (Isolator 6, Rollen 3,
schließlich mit Waschbenzin reinigen!
• Use only naphtha spirits to clean the plastic parts (insulator
6, pulleys 3, 9 and A)!
9
und
A)
aus-
• Laufflächen der Rollen 3, 9 und A vor jeder Inbetriebnahme sorgfältig mit Waschbenzin reinigen.
• Clean the running surfaces of pulleys 3, 9 and
naphtha (benzine) thoroughly before each use.
A with
• Gummiband 7 bei längerem Nichtgebrauch abnehmen
und lichtgeschützt aufbewahren!
• When the device is to be idle for longer periods, remove
the rubber belt 7 and store it in a dark place.
• Bandgenerator unter mitgelieferter Staubschutzhülle an einem trockenen Ort ohne unmittelbare Wärmeeinwirkung
(Sonne, Heizung) aufbewahren!
• Store your van de Graaf generator in a dry place under the
enclosed dust cover and do not expose it to direct heat
sources (sunlight, radiator)!
2
1
2
3
4
5
Beschreibung, technische Daten
Metallkugel, auf Metallstab 2 aufgesteckt;
mit 4-mm-Buchse (1.1) zum Abgreifen der Spannung
Metallstab zur Halterung von Kugel 1 (Steckverbindung)
Umlenkrolle (Kunststoff) für Gummiband 6,
Achse an Metallwinkel 5 befestigt
obere Metallschneide,
Achse an Metallwinkel 5 befestigt
Metallwinkel als Träger für 3 und 4,
mit Kreuzschlitzschrauben (5.1) über Langlöcher (6.1) höhenverstellbar am Isolator 6 befestigt (Höhenverstellung
nur zum Nachspannen des Gummibandes erforderlich, siehe Abschnitt 3.3)
2
1
2
3
4
5
Description, technical data
Metal sphere mounted on metal rod 2;
with 4-mm socket (1.1) for tapping voltage
Metal rod for mounting sphere 1 (plug connection)
Deflection pulley (plastic) for rubber belt 6,
axle on mounted on metal angle bracket 5
Top metal edge,
axle on mounted on metal angle bracket 5
Metal angle bracket as support for 3 and 4,
height-adjustable with Philips-head screws (5.1) via long
holes (6.1), mounted at insulator 6 (height adjustment only
required for retensioning the rubber belt, see section 3.3)
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
G
H
Isolator aus Acrylglas, montiert auf Grundplatte B
mit 2 Langlöchern (6.1) für Schrauben (5.1)
Gummiband zum Ladungstransport, 5 cm breit
Ersatzteil-Nr.: 309 01 411
untere Metallschneide,
mit 4-mm-Buchse (8.1) zum Erden der Schneide (z. B.
durch Verbinden mit Erdungsbuchse G)
Andruckrolle (Kunststoff) für Gummiband 7
Umlenkrolle (Kunststoff) auf Antriebswelle für Gummiband
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
G
7
Grundplatte aus Metall
Abdeckung für Antriebsmotor, auf Grundplatte B montiert
Steller für Drehzahl des Antriebsmotors
Ein-Ausschalter mit Betriebsanzeigeleuchte
Wannenstecker mit integriertem Halter für Primärsicherung
4-mm-Erdungsbuchse, über das Netzanschlußkabel mit
Erde verbunden
Konduktor, bestehend aus Metallkugel auf Stativ (Metallstab in Kunststoff-Fuß), mit 4-mm-Buchse (17.1)
Höhe so auf den Bandgenerator abgestimmt, daß die Mittelpunkte beider Kugeln auf gleicher Höhe sind
H
Acrylic glass insulator, mounted on base plate B
with 2 long holes (6.1) for screws (5.1)
Rubber belt for charge transport, 5 cm wide
spare-part No.: 309 01 411
Bottom metal edge,
with 4-mm socket (8.1) for grounding edge (e.g. through
connection to ground socket G)
Idler pulley (plastic) for rubber belt 7
Deflection pulley (plastic) on drive shaft for rubber belt 7
Metal base plate
Cover for drive motor, mounted on base plate B
Speed control for drive motor
On-off switch with telltale lamp
Appliance plug with integrated holder for primary fuse
4-mm ground socket, grounded via mains power lead with
ground contact
Conductor, consisting of metal sphere on stand (metal rod
in plastic base), with 4-mm socket (17.1)
Height matched to van de Graaf generator so that the midpoints of both spheres are the same height
Technische Daten:
Technical data:
Leerlaufspannung: max.100 kV, abhängig von der Drehzahl
des Motors und von den Umgebungsbedingungen
Kurzschlußstrom: max. 15 µA
No-load voltage:
max. 100 kV, depending on motor speed
and ambient conditions
Short-circuit current: max. 15 µA
Antriebsmotor:
- Netzanschlußspannung: 230 V, 50 /60 Hz
- Leistungsaufnahme:
13 VA
- Primärsicherung :
Schmelzsicherung
Wert siehe Datenschild auf Grundplatte B
Drive motor:
- Mains voltage:
230 V, 50 /60 Hz
- Power consumption:
13 VA
- Primary protection:
Fuse
see data plate on base plate B for
rating
Abmessungen:
- Bandgenerator:
Metallkugel: 19 cm Ø
Grundpatte: 22 cm x 20,5 cm
Höhe: 57 cm
Dimensions:
- Van de Graaf generator:
Metal sphere: 19 cm dia.
Base plate: 22 cm x 20.5 cm
Height: 57 cm
- Konduktor
Metallkugel: 9 cm Ø
Höhe: 52 cm
- Conductor
Metal sphere: 9 cm dia.
Height: 52 cm
Massen:
- Bandgenerator: 3,9 kg
Weight:
- Van de Graaf generator: 3.9 kg
- Konduktor: 0,5 kg
- Conductor: 0.5 kg
Im Lieferumfang enthalten:
- 2 Experimentierkabel
Included in scope of supply:
- 2 connecting leads
- 1 Netzanschlußkabel
- 1 mains power lead
- 1 Staubschutzhülle
- 1 dust cover
2
Fig. 2
Positionieren der Schneiden
Positioning the edges
3
Bedienung
3
Operating the van de Graaf generator
3.1 Inbetriebnahme
3.1 Putting into operation
Vor dem Einschalten des Bandgenerators Kugel 1 abnehmen
(lotrecht nach oben ziehen); Schneiden wie in Fig. 2 ausrichten
und so nahe wie möglich aber ohne Berührung, am Band positionieren.
Buchsen (8.1) und (17.1) stets erden (z.B. über Erdungsbuchse
G).
Zur Demonstration des Ladungsausgleichs über eine Funkenstrecke Konduktor aus einer Entfernung von etwa 8 cm langsam an den Bandgenerator heranschieben.
Orientierungswerte für Überschlagsweiten (abhängig von Umgebungsbedingungen):
Before switching on the van de Graaf generator, remove sphere
1 (lift it straight up), align the edges as shown in Fig. 2 and
position them so that they are as close as possible to the belt
without actually touching it.
Always ground sockets (8.1) and (17.1) (e.g. via ground socket
G).
To demonstrate charge balancing across a spark gap, slowly
push the conductor toward the van de Graaf generator, starting
at a distance of about 8 cm.
Orientation values for flashover distances (depending on ambient conditions):
U (kV)
s (cm)
U (kV)
s (cm)
30
1
55
2
80
3
100
4
125
5,5
3.2 Polaritätsanzeige; Strom- und Spannungsmessung
30
1
55
2
80
3
100
4
125
5.5
3.2 Demonstrating polarity; measuring current and voltage
Zur Polaritätsanzeige entweder Meßinstrument verwenden
(s.u.) oder Kugel bei freilaufendem Bandgenerator mit Glimmlampe (z.B. aus 505 41) berühren (Aufleuchten der der Kugel
zugewandten Elektrode bei negative geladener Kugel).
To demonstrate the polarity, either use a measuring instrument
(see below) or touch the sphere with a glow lamp (e.g. from
505 41) while the van de Graaf generator is running) The electrode facing the sphere lights up when the sphere is negatively
charged).
Recommended for measuring current and voltage:
demo-multimeter, zero point center (531 915) with high-voltage
probe (531 93).
To measure the short-circuit current, connect socket (1.1) to
socket (8.1) (which is grounded e.g. via socket G) via the
demo-multimeter (measuring range 10 µA DC or 30 µA DC).
For voltage measurement (measuring range 100 kV DC or
300 kV DC), touch the sphere with the high-voltage probe.
Empfehlenswert zur Strom- und Spannungsmessung:
Demo-Multimeter, Nullpunkt Mitte (531 915) mit Hochspannungstastkopf (531 93).
Zur Messung des Kurzschlußstroms Buchse (1.1) über DemoMultimeter (Meßbereich 10 µA( oder 30 µA() mit der z.B. über
Buchse G geerdeten Buchse (8.1) verbinden;
zur Spannungsmessung (Meßbereich 100 kV( oder 300 kV()
Kugel mit Hochspannungstastkopf berühren.
3
3.3 Beseitigung von Störungen bei unzureichender Spannung bzw. Ladung
3.3 Eliminating problems in the event of insufficient voltage or charge
Ursache
Feuchtigkeit
Cause
Moisture
Bandflattern
Schneidenstellung
Verschmutzung
4
Abhilfe
Bandgenerator mit Warmluft (z.B. aus einem
Fön) trocknen
Nach Abnahme der Kugel
und Kreuzschlitzschrauben (5.1) lockern und Band durch
Verschieben von Winkel
nachspannen;
Schrauben wieder sorgfältig anziehen
Schneiden
und
auf richtige Stellung
überprüfen (siehe Fig. 2). Beide Schneiden so
nahe wie möglich an das Band heranbringen,
ohne es jedoch zu berühren.
Verschmutzte Rollen
,
und
(Bandabrieb) und den Isolator
von Zeit zu
Zeit mit ei-nem benzingetränkten Lappen
säubern.
Niemals Lösungsmittel zur Reinigung verwenden!
4
8
5
1
3 9
6
A
Austausch der Primärsicherung
Wert siehe Datenschild auf der Grundplatte B.
Einsatz a mit Fassung für Primärschmelzsicherung b und Reservesicherung c heraushebeln (Fig. 3.1).
Defekte Sicherung b entfernen und durch die auf richtigen Sicherungswert überprüfte Reservesicherung c ersetzen (Fig.
3.2).
Neue Sicherung (Wert siehe Sicherungsschild auf der Gehäuse-Rückseite) als Reservesicherung c einsetzen und Einsatz
a wieder einschieben.
Fig. 3.1
Solution
Dry the van de Graaf generator with hot air
(e.g. from a blow dryer)
Remove sphere
, loosen Philips screws
(5.1) and retension the belt by moving angle
bracket ; then retighten the screws carefully.
Loose belt
1
5
Edge positioning
39
6
Dirt
4
4
8
Make sure edges
and
are positioned
correctly (see Fig. 2). Position the two edges
so that they are as close as possible to the belt
without actually touching it.
Clean dirty pulleys ,
and
(belt friction)
and the insulator
from time to time with a
cloth soaked in naphtha.
Never use solvents for cleaning!
A
Replacing the primary fuse
See data plate on base plate B for rating
Pry out insert
c) (Fig. 3.1).
a with holder for primary fuse b and spare fuse
Replace the defective fuse b using a new fuse
been checked for the correct rating (Fig. 3.2).
c which has
Insert the new spare fuse c (see fuse plate on rear of housing
for rating) and put the insert a back in the device.
Fig. 3.2
LEYBOLD DIDACTIC GMBH ⋅ Leyboldstrasse 1 ⋅ D-50354 Hürth ⋅ Phone (02233) 604-0 ⋅ Telefax (02233) 604-222 ⋅ Telex 17 223 332 LHPCGN D
© by Leybold Didactic GmbH,
Printed in the Federal Republic of Germany
Technical alterations reserved