king 2011
01-29-2011, 10:55 PM
در پروژه های قبلی، ما برق فشار قوی را از دستگاه تلویزیون بدست می آوردیم و بوسیله آن، موتور برق فشار قوی را بكار انداختیم. در این پروژه ما دستگاهی می سازیم كه می تواند ١٢٠٠٠ولت برق را از قوطی خالی نوشابه و كش لاستیكی تولید كند.
این دستگاه "مولد واندوگراف" نام دارد. موزه های علمی و مراكز تحقیقاتی مدل های بزرگ تری از آن را دارند كه می توانند چند صدهزار ولت برق تولید نمایند. دستگاه ما خیلی ضعیف است، با این وجود می تواند جرقه هایی به طول ١سانتیمتر (بین انگشت و قوطی) ایجاد كند. جرقه ها بی ضرر هستند، و تقریباً شبیه وقتی است كه بر روی فرش راه می روید و سپس به دستگیره درب دست می زنید.
http://img.tebyan.net/small/1386/12/20080227100325227_parent.jpgتوصیه می شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز كمك كنند.
وسایل مورد نیاز
١- قوطی خالی نوشابه
٢- میخ كوچك
٣- حلقه كش، به پهنای ٠.٥سانتیمتر و طول ٧ تا ١٠ سانتیمتر
٤- یك فیوز كوچك ١٠٠میلی آمپری
٥- موتورDC كوچك
٦- جا باتری
٧- لیوان استیروفومی ( لیوان كاغذی نیز كار می كند)
٨- چسب گرم تفنگی ( یا چسب مایع معمولی)
٩- دو سیم استاندارد ١٥سانتیمتری
١٠- دو تكه لولهPVC نمره ٤/٣اینچی، به طول حدودی ٥ تا ٨ سانتیمتر
١١- اتصال لوله رابطPVC نمره ٤/٣اینچی
١٢- سه راهی لولهPVC نمره ٤/٣اینچی
١٣- نوار چسب برق
١٤- یك تكه چوب
این یك لیست طویل است، اما نگران نباشید مراحل را گام به گام (مطابق تصاویر زیر) انجام دهید، و خواهید دید كه كل پروژه به سادگی سر هم می شود.
ما از شكل زیر شروع می كنیم و كار را به پیش می بریم. ابتدا لولهPVC را به طول ٥ تا ٨سانتیمتر ببرید، آن را به پایه چوبی بچسبانید. این تكه مولد را نگه می دارد، و سایر قطعات بر روی آن نصب می شوند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/16977216124232160244139462470181128113112206.jpg
سه راهیPVC، موتور كوچك را نگه می دارد. اگر موتور نسبت به لوله شل بود، اطراف آن را كاغذ یا نوار چسب بپیچید تا محكم وارد سه راهی شود. محور موتور می تواند لخت باشد، اما اگر روی آن چندلایه نوار چسب بپیچید، مولد كمی بهتر كار خواهد كرد. البته بهتر است یك میله پلاستیكی با یك سوراخ در وسط آن (قرقره كوچكی) را روی محور موتور قرار بدهید تا به عنوان قرقره عمل كند.
سپس یك سوراخ كوچك در كنار سه راهیPVC (دقیقاً زیر محور (قرقره) موتور) ایجاد كنید. این سوراخ برای نگه داشتن جاروبك پایینی استفاده می شود. جاروبك به طور ساده یك تكه سیم استاندارد است كه یك طرف آن لخت شده و سیم های آن افشان گردیده است، و به نرمی با حلقه كش (عبوری از قرقره) تماس دارد.
همان طور كه شكل نشان می دهد، این سیم به كمك نوار چسب، به بدنه سه راهی PVC نگه داشته شده است.
حلقه كش از قرقره عبور دهید و آن را از بالای سه راهی آویزان نمایید.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/12591151725538182242501021106716571135111.jpg
حال لولهPVC دیگری به طول ٧ تا ١٠ سانتیمتر ببرید. این لوله بر روی سه راهیPVC قرار می گیرد، و حلقه كش از بالای آن آویزان می شود. همانند شكل زیر، به كمك یك میخ حلقه كش را در محل نگه دارید. طول لولهPVC باید آنقدر بلند باشد تا حلقه كش به صورت "كمی كشیده" در محل قرار گیرد. حلقه كش نبایستی خیلی كشیده شود، زیرا اصطكاك حاصل از آن مانع چرخش درست موتور گشته و فرسایش قطعات را افزایش می دهد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/232755612910711015892342221293425223034114.jpg
لیوان استیروفومی را از ٢.٥سانتیمتری ته آن ببرید. به دقت سوراخی به قطر ٢سانتیمتر در ته لیوان ایجاد كنید. این سوراخ باید نسبت به لولهPVC كاملاً كیپ باشد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/146105353278146157651751971042110721620210.jpg
حال سه سوراخ در نزدیكی سر لوله رابط PVC ایجاد كنید. دو تا از این سوراخ ها باید در مقابل هم باشند، زیرا از این دو سوراخ محوری برای نگه داری حلقه كش عبور می كند. سوراخ سومی بین این دو سوراخ (٩٠درجه نسبت به آن دو) ایجاد می گردد. این سوراخ جاروبك بالایی را نگه می دارد. جاروبك بالایی (همانند جاروبك پایینی) تقریباً با حلقه كش در تماس است.
جاروبك بالایی به وسیله نوار چسب به لوله رابطPVC وصل می گردد. سپس این لوله رابط روی لولهPVC (بالای گردن لیوان استیروفومی) قرار می گیرد. حلقه كش از لوله رابط عبور داده شده، و همانند گذشته به وسیله میخ در محل نگه داشته می شود.
جاروبك بالایی را لخت كنید و آن را تاب دهید تا رشته های پراكنده آن كنار هم قرار گیرند. شما می توانید سر آزاد دیگر سیم را قلع اندود كنید، اما این كار الزامی نیست.
سر آزاد جاروبك بالایی را داخل قوطی خالی نوشابه قرار دهید، تا بدین وسیله اتصال الكتریكی بین قوطی نوشابه و جاروبك بالایی برقرار گردد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/691101927105223217514453486815736193155.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/2052011558812109649191274335231129157.jpg)
اكنون ما به یك لوله شیشه ای نیاز داریم تا هم به عنوان قرقره (با اصطكاك كم) عمل كند، و هم به عنوان قطعه ای كه با نوار كشی مالش پیدا نماید (تا بدین وسیله الكتریسیته ساكن مالشی تولید گردد). شیشه یكی از بهترین موادی است كه می تواند بر اثر مالش با لاستیك، الكتریسیته تولید كند.
ما این لوله شیشه ای را (با جدا كردن) از یك فیوز بدست می آوریم. سرهای فلزی فیوز بر اثر گرم كردن به راحتی جدا می شوند. برای این منظور می توانید از هویه یا كبریت استفاده كنید. در هنگام بیرون آوردن سر فیوز، لحیم داخل آن می چكد. بنابراین مراقب باشید، شیشه، درب پوش فلزی و لحیم ذوب شده كاملاً داغ هستند، و دست شما را (قبل از سرد شدن كامل) می سوزانند.
درپوش فلزی فیوز را نگه دارید، تا آن را در پروژه بعدی استفاده كنیم!
http://img.tebyan.net/big/1387/04/144180166207426795431531631163216531132205.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/1112491091634924913821917915917011820110951132.jpg )
شیشه بدست آمده كاملاً صاف و بدون لبه تیز است ( به همین علت لولهPVC را خط نمی اندازد). بنابراین لزومی ندارد شما آن را صاف نموده و یا لبه های آن را سوهان بزنید.
مرحله بعدی را باید با كلك انجام دهید! میخ كوچك را از یكی از سوراخ های لوله رابطPVC عبور دهید، سپس لوله شیشه ای را روی میخ قرار دهید. آنگاه حلقه كش را روی لوله شیشه ای قرار دهید، و در پایان میخ را از سوراخ دوم لوله رابط بگذرانید. حلقه كش روی شیشه است و آزادانه حول میخ می چرخد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/23972041351651322822377128481451297514829.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/12749199244241221929318412726210034240124.jpg)
حال ما گردن لیوان استیروفومی را به لولهPVC چسب می زنیم. برای این كار می توانید از چسب حرارتی استفاده كنید، زیرا می توان ضخامت چسب را زیاد در نظر گرفت و در نتیجه بهتر به لیوان می چسبد. از طرف دیگر این چسب زود خشك شده و استیروفوم را در خود حل نمی كند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/16434195199166246124523393178914231198186.jpg
در این مرحله آماده نصب قوطی نوشابه می شویم. قوطی آلومینیومی برای برق فشار قوی مناسب است زیرا لبه های گرد شده خوبی دارد، این باعث می شود تا تخلیه ناخواسته بار حداقل شود.
به كمك یك چاقو تیز، درب قوطی نوشابه را بردارید. نزدیك لبه قوطی را برش بزنید به طوری كه لبه های تیز خیلی كمی باقی بماند. دقت كنید لبه موج دار (اریب) را باقی بگذارید. شما می توانید لبه های تیز ایجاد شده را از بین ببرید، برای این منظور قوطی را با یك ابزار فلزی (مثل پیچ گوشتی) به چرخش درآورید، در حین چرخش، به بیرون فشار وارد كنید تا لبه های تیز صاف شوند.
سر آزاد جاروبك بالایی را داخل قوطی بگذارید، قوطی را روی دستگاه بگذارید، تا روی گردن لیوان استیروفومی قرار گیرد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/130169196743392982156512720463102191142161.jpg
مرحله نهایی وصل كردن باتری است. ابتدا سر باتری را به موتورها لحیم نمایید. سپس آن را به باتری ٩ ولتی یا جا باتری قلمی وصل كنید. باتری ٩ ولتی كار می كند، اما سرعت چرخش موتور خیلی زیاد است و سروصدای زیادی ایجاد می كند و امكان دارد لوله شیشه ای بشكند. اما با این حال، قبل از شكستن، دستگاه ولتاژ زیادی تولید می كند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/15158716823415255152119176551271024112440.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/30351322022707818618018115379252139192150.jpg)
برای استفاده از واندوگراف، باتری را به سر باتری وصل كنید. اگر جاروبك ها خیلی به انتهای حلقه كش نزدیك باشند (اما با آن تماس نداشته) دستگاه به درستی كار می كند. اگر در این حالت انگشتتان را به قوطی نزدیك كنید جرقه ای را احساس می كنید. اگر سیم جاروبك پایینی را با یك دست گرفته و دست دیگر را به قوطی نزدیك كنید جرقه ها بهتر ایجاد می گردند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/811621622154229257518592753321986925.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/531761951414330563523332602147176106192.jpg)
شما می توانید با دستگاه واندوگراف زنگ فرانكلین را به كار بیاندازید. برای این منظور سیم پایین جاروبك را به یكی از زنگ ها وصل كنید، سپس قوطی واندوگراف را به كمك سیم دیگری به زنگ دیگر وصل نمایید. بدین ترتیب زنگ فرانكلین شروع به كار می كند. شاید برای به كار افتادن زنگ لازم باشد یك بار زنگ را به حركت در آورید.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/01371882532758142179138216126237142313855.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/2222212558938731782272072526222522243122253.jpg)
در زیر ورق های بسیار سبکی به واندوگراف وصل شده است.
http://img.tebyan.net/big/1385/12/25023677102661420875311318541180107229193.jpg
با روشن کردن واندوگراف چه اتفاقی برای آنها روی می دهد؟
این دستگاه "مولد واندوگراف" نام دارد. موزه های علمی و مراكز تحقیقاتی مدل های بزرگ تری از آن را دارند كه می توانند چند صدهزار ولت برق تولید نمایند. دستگاه ما خیلی ضعیف است، با این وجود می تواند جرقه هایی به طول ١سانتیمتر (بین انگشت و قوطی) ایجاد كند. جرقه ها بی ضرر هستند، و تقریباً شبیه وقتی است كه بر روی فرش راه می روید و سپس به دستگیره درب دست می زنید.
http://img.tebyan.net/small/1386/12/20080227100325227_parent.jpgتوصیه می شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز كمك كنند.
وسایل مورد نیاز
١- قوطی خالی نوشابه
٢- میخ كوچك
٣- حلقه كش، به پهنای ٠.٥سانتیمتر و طول ٧ تا ١٠ سانتیمتر
٤- یك فیوز كوچك ١٠٠میلی آمپری
٥- موتورDC كوچك
٦- جا باتری
٧- لیوان استیروفومی ( لیوان كاغذی نیز كار می كند)
٨- چسب گرم تفنگی ( یا چسب مایع معمولی)
٩- دو سیم استاندارد ١٥سانتیمتری
١٠- دو تكه لولهPVC نمره ٤/٣اینچی، به طول حدودی ٥ تا ٨ سانتیمتر
١١- اتصال لوله رابطPVC نمره ٤/٣اینچی
١٢- سه راهی لولهPVC نمره ٤/٣اینچی
١٣- نوار چسب برق
١٤- یك تكه چوب
این یك لیست طویل است، اما نگران نباشید مراحل را گام به گام (مطابق تصاویر زیر) انجام دهید، و خواهید دید كه كل پروژه به سادگی سر هم می شود.
ما از شكل زیر شروع می كنیم و كار را به پیش می بریم. ابتدا لولهPVC را به طول ٥ تا ٨سانتیمتر ببرید، آن را به پایه چوبی بچسبانید. این تكه مولد را نگه می دارد، و سایر قطعات بر روی آن نصب می شوند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/16977216124232160244139462470181128113112206.jpg
سه راهیPVC، موتور كوچك را نگه می دارد. اگر موتور نسبت به لوله شل بود، اطراف آن را كاغذ یا نوار چسب بپیچید تا محكم وارد سه راهی شود. محور موتور می تواند لخت باشد، اما اگر روی آن چندلایه نوار چسب بپیچید، مولد كمی بهتر كار خواهد كرد. البته بهتر است یك میله پلاستیكی با یك سوراخ در وسط آن (قرقره كوچكی) را روی محور موتور قرار بدهید تا به عنوان قرقره عمل كند.
سپس یك سوراخ كوچك در كنار سه راهیPVC (دقیقاً زیر محور (قرقره) موتور) ایجاد كنید. این سوراخ برای نگه داشتن جاروبك پایینی استفاده می شود. جاروبك به طور ساده یك تكه سیم استاندارد است كه یك طرف آن لخت شده و سیم های آن افشان گردیده است، و به نرمی با حلقه كش (عبوری از قرقره) تماس دارد.
همان طور كه شكل نشان می دهد، این سیم به كمك نوار چسب، به بدنه سه راهی PVC نگه داشته شده است.
حلقه كش از قرقره عبور دهید و آن را از بالای سه راهی آویزان نمایید.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/12591151725538182242501021106716571135111.jpg
حال لولهPVC دیگری به طول ٧ تا ١٠ سانتیمتر ببرید. این لوله بر روی سه راهیPVC قرار می گیرد، و حلقه كش از بالای آن آویزان می شود. همانند شكل زیر، به كمك یك میخ حلقه كش را در محل نگه دارید. طول لولهPVC باید آنقدر بلند باشد تا حلقه كش به صورت "كمی كشیده" در محل قرار گیرد. حلقه كش نبایستی خیلی كشیده شود، زیرا اصطكاك حاصل از آن مانع چرخش درست موتور گشته و فرسایش قطعات را افزایش می دهد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/232755612910711015892342221293425223034114.jpg
لیوان استیروفومی را از ٢.٥سانتیمتری ته آن ببرید. به دقت سوراخی به قطر ٢سانتیمتر در ته لیوان ایجاد كنید. این سوراخ باید نسبت به لولهPVC كاملاً كیپ باشد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/146105353278146157651751971042110721620210.jpg
حال سه سوراخ در نزدیكی سر لوله رابط PVC ایجاد كنید. دو تا از این سوراخ ها باید در مقابل هم باشند، زیرا از این دو سوراخ محوری برای نگه داری حلقه كش عبور می كند. سوراخ سومی بین این دو سوراخ (٩٠درجه نسبت به آن دو) ایجاد می گردد. این سوراخ جاروبك بالایی را نگه می دارد. جاروبك بالایی (همانند جاروبك پایینی) تقریباً با حلقه كش در تماس است.
جاروبك بالایی به وسیله نوار چسب به لوله رابطPVC وصل می گردد. سپس این لوله رابط روی لولهPVC (بالای گردن لیوان استیروفومی) قرار می گیرد. حلقه كش از لوله رابط عبور داده شده، و همانند گذشته به وسیله میخ در محل نگه داشته می شود.
جاروبك بالایی را لخت كنید و آن را تاب دهید تا رشته های پراكنده آن كنار هم قرار گیرند. شما می توانید سر آزاد دیگر سیم را قلع اندود كنید، اما این كار الزامی نیست.
سر آزاد جاروبك بالایی را داخل قوطی خالی نوشابه قرار دهید، تا بدین وسیله اتصال الكتریكی بین قوطی نوشابه و جاروبك بالایی برقرار گردد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/691101927105223217514453486815736193155.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/2052011558812109649191274335231129157.jpg)
اكنون ما به یك لوله شیشه ای نیاز داریم تا هم به عنوان قرقره (با اصطكاك كم) عمل كند، و هم به عنوان قطعه ای كه با نوار كشی مالش پیدا نماید (تا بدین وسیله الكتریسیته ساكن مالشی تولید گردد). شیشه یكی از بهترین موادی است كه می تواند بر اثر مالش با لاستیك، الكتریسیته تولید كند.
ما این لوله شیشه ای را (با جدا كردن) از یك فیوز بدست می آوریم. سرهای فلزی فیوز بر اثر گرم كردن به راحتی جدا می شوند. برای این منظور می توانید از هویه یا كبریت استفاده كنید. در هنگام بیرون آوردن سر فیوز، لحیم داخل آن می چكد. بنابراین مراقب باشید، شیشه، درب پوش فلزی و لحیم ذوب شده كاملاً داغ هستند، و دست شما را (قبل از سرد شدن كامل) می سوزانند.
درپوش فلزی فیوز را نگه دارید، تا آن را در پروژه بعدی استفاده كنیم!
http://img.tebyan.net/big/1387/04/144180166207426795431531631163216531132205.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/1112491091634924913821917915917011820110951132.jpg )
شیشه بدست آمده كاملاً صاف و بدون لبه تیز است ( به همین علت لولهPVC را خط نمی اندازد). بنابراین لزومی ندارد شما آن را صاف نموده و یا لبه های آن را سوهان بزنید.
مرحله بعدی را باید با كلك انجام دهید! میخ كوچك را از یكی از سوراخ های لوله رابطPVC عبور دهید، سپس لوله شیشه ای را روی میخ قرار دهید. آنگاه حلقه كش را روی لوله شیشه ای قرار دهید، و در پایان میخ را از سوراخ دوم لوله رابط بگذرانید. حلقه كش روی شیشه است و آزادانه حول میخ می چرخد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/23972041351651322822377128481451297514829.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/12749199244241221929318412726210034240124.jpg)
حال ما گردن لیوان استیروفومی را به لولهPVC چسب می زنیم. برای این كار می توانید از چسب حرارتی استفاده كنید، زیرا می توان ضخامت چسب را زیاد در نظر گرفت و در نتیجه بهتر به لیوان می چسبد. از طرف دیگر این چسب زود خشك شده و استیروفوم را در خود حل نمی كند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/16434195199166246124523393178914231198186.jpg
در این مرحله آماده نصب قوطی نوشابه می شویم. قوطی آلومینیومی برای برق فشار قوی مناسب است زیرا لبه های گرد شده خوبی دارد، این باعث می شود تا تخلیه ناخواسته بار حداقل شود.
به كمك یك چاقو تیز، درب قوطی نوشابه را بردارید. نزدیك لبه قوطی را برش بزنید به طوری كه لبه های تیز خیلی كمی باقی بماند. دقت كنید لبه موج دار (اریب) را باقی بگذارید. شما می توانید لبه های تیز ایجاد شده را از بین ببرید، برای این منظور قوطی را با یك ابزار فلزی (مثل پیچ گوشتی) به چرخش درآورید، در حین چرخش، به بیرون فشار وارد كنید تا لبه های تیز صاف شوند.
سر آزاد جاروبك بالایی را داخل قوطی بگذارید، قوطی را روی دستگاه بگذارید، تا روی گردن لیوان استیروفومی قرار گیرد.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/130169196743392982156512720463102191142161.jpg
مرحله نهایی وصل كردن باتری است. ابتدا سر باتری را به موتورها لحیم نمایید. سپس آن را به باتری ٩ ولتی یا جا باتری قلمی وصل كنید. باتری ٩ ولتی كار می كند، اما سرعت چرخش موتور خیلی زیاد است و سروصدای زیادی ایجاد می كند و امكان دارد لوله شیشه ای بشكند. اما با این حال، قبل از شكستن، دستگاه ولتاژ زیادی تولید می كند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/15158716823415255152119176551271024112440.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/30351322022707818618018115379252139192150.jpg)
برای استفاده از واندوگراف، باتری را به سر باتری وصل كنید. اگر جاروبك ها خیلی به انتهای حلقه كش نزدیك باشند (اما با آن تماس نداشته) دستگاه به درستی كار می كند. اگر در این حالت انگشتتان را به قوطی نزدیك كنید جرقه ای را احساس می كنید. اگر سیم جاروبك پایینی را با یك دست گرفته و دست دیگر را به قوطی نزدیك كنید جرقه ها بهتر ایجاد می گردند.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/811621622154229257518592753321986925.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/531761951414330563523332602147176106192.jpg)
شما می توانید با دستگاه واندوگراف زنگ فرانكلین را به كار بیاندازید. برای این منظور سیم پایین جاروبك را به یكی از زنگ ها وصل كنید، سپس قوطی واندوگراف را به كمك سیم دیگری به زنگ دیگر وصل نمایید. بدین ترتیب زنگ فرانكلین شروع به كار می كند. شاید برای به كار افتادن زنگ لازم باشد یك بار زنگ را به حركت در آورید.
http://img.tebyan.net/big/1387/04/01371882532758142179138216126237142313855.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1387/04/2222212558938731782272072526222522243122253.jpg)
در زیر ورق های بسیار سبکی به واندوگراف وصل شده است.
http://img.tebyan.net/big/1385/12/25023677102661420875311318541180107229193.jpg
با روشن کردن واندوگراف چه اتفاقی برای آنها روی می دهد؟