מחולל ואן-דה-גראף

ערך זה עוסק בגנרטור חשמלי. אם התכוונתם ללהקת רוק מתקדם, ראו ואן דר גראף ג'נרייטור.

מחולל ואן-דה-גראף (Van de Graaff generator) הוא מחולל חשמל, כלומר מכשיר המייצר מתח חשמלי באמצעים מכניים.

המחולל קרוי על שם הפיזיקאי האמריקאי רוברט ואן-דה-גראף שפיתח אותו בשנת 1929. במקור, יועד המכשיר לשמש מקור מתח רב עוצמה (עד לעשרות מיליוני וולט) לשפופרות רנטגן ומאיצי חלקיקים קווים. עם התפתחות טכנולוגיות אלטרנטיביות להאצת חלקיקים, פחת השימוש במחולל ואן-דה-גראף לצרכים אלו. כיום עיקר השימוש במחולל ואן-דה-גראף הוא להדגמת תופעות חשמליות שונות.

ב-1958 הביא פרופ' עמוס דה-שליט למחלקה לפיזיקה גרעינית במכון ויצמן מחולל ואן-דה-גראף. מעבדת הוואן-דה-גראף נבנתה בעיקרה על ידי ד"ר יהודה וולפסון, שעמיתיו כינוהו "הקוסם", והמחולל שימש כמאיץ חלקיקים בחקר האטום עד שמאיץ ה"טאנדם" החליפו.

עקרון הפעולה של המחולל

המבנה של מחולל ואן-דה-גראף:
1) כדור מתכת חלול טעון חיובית
2) אלקטרודה המחוברת לכדור, בקצה האלקטרודה מברשת הנושקת לחגורה מבודדת מסתובבת
3) גלגלת עליונה
4) צד שמאל של החגורה הטעון חיובית
5) צד ימין של החגורה הטעון שלילית
6) גלגלת תחתונה
7) אלקטרודה תחתונה (מוארקת)
8) מכשיר (בצורת כדור) טעון שלילית המשמש לפריקת הכדור הראשי (1)
9) ניצוץ הנוצר כתוצאה מהפרש הפוטנציאלים בין שני הכדורים

מבנה סכמטי של מחולל ואן-דה-גראף מתואר בציור. המחולל מורכב משני כדורי מתכת [(1) ו-(8) בציור]. החגורה [(5),(4)] מסתובבת ועקב כך מתחככת במברשת סיבי המתכת העליונה (2) והתחתונה (7). כתוצאה מהחיכוך נטענת המברשת העליונה במטען חיובי והתחתונה במטען שלילי. המברשת העליונה מעבירה את המטען לכדור הגדול (1) והמברשת התחתונה מעבירה את המטען למוט הפריקה (8), כך שבסופו של דבר נוצר הפרש פוטנציאלים בין הכדור הגדול לסביבתו. ניתן גם לחבר את המברשת התחתונה ישירות להארקה וכך הפרש הפוטנציאלים נוצר בין הכדור הגדול לאדמה.