Bandgenerator

Bei einem Bandgenerator, auch Van-de-Graaff-Generator (nach Robert Van de Graaff), handelt es sich um einen elektrostatischen Generator, der zur Erzeugung von hohen Spannungen genutzt wird.

Aufbau und Funktionsweise

Aufbau

Der Bandgenerator (siehe Abbildung) besteht aus einer hohlen Konduktorkugel mit 4 mm-Büchse und abnehmbarer oberer Hälfte. Die untere Häfte der Konduktorkugel ist an zwei Acrylglasstreben fest verschraubt. Die Acrylglasstreben sind mit der Grundplatte, ausgestattet mit einem Elektromotor, verschraubt. Zwischen den Acrylglasstreben erfolgt die Bandführung. Die obere Walze besteht aus Polyethylen, ist zwischen den Acrylglasstreben gelagert und befindet sich im inneren der hohlen Konduktorkugel. Oberhalb dieser Walze befindet sich ein Metallkamm, welcher leitend mit der Konduktorkugel verbunden ist. Die untere Walze besteht aus Teflon, ist auch zwischen den Acrylglasstreben gelagert und befindet sich knapp über der Grundplatte. Unterhalb dieser Walze befindet sich ein weiterer Metallkamm, an welchem die Erdungsbuchse anliegt. Die Erdungsbuchse kann auch für die Verbindung zu einer weiteren Konduktorkugel genutzt werden. Das Gummiband verläuft um die beiden Walzen herum, wobei es auf keinen Fall die beiden Metallkämme berühren darf. Die untere Walze lässt sich je nach Anlegen des Antriebriemens entweder mit dem Elektromotor oder über die Kurbel von Hand betreiben. Der Elektromotor wird durch Netzspannung gespeist, über den Schalter an- bzw. ausgeschaltet und kann über den Drehknopf reguliert werden.

Funktionsweise

Durch Reiben der Polyethylenwalze mit dem Gummiband lädt sich die Polyethylenwalze positiv und die Innenseite des Gummibandes negativ auf. Am unteren Metallkamm kommt es zur Ladungstrennung und positive Ladungen werden durch die Spitzenwirkung an die Außenseite des hochlaufenden Gummibandes gegeben. Die negativen Ladungen der Innenseite des herunterlaufenden Gummibandes laufen am unteren Metallkamm zur Erde sowie auch die durch den Ladungsausgleich entstandenen negativen Ladungen. Die positiven Ladungen der Außenseite des hochlaufenden Gummibandes bewirken am oberen Metallkamm eine Ladungstrennung, wodurch negative Ladungen vom Metallkamm auf die Außenseite des Gummibandes gegeben werden und sich die Ladungen ausgleichen. Um den Ladungsausgleich am Metallkamm zu erreichen, werden positive Ladungen an die Konduktorkugel gegeben, welche sich an dessen Außenseite sammeln. Da das Innere der Konduktorkugel feldfrei ist (Faradayscher Käfig), kann die Ladungsübertragung vom oberen Metallkamm zum Gummiband leicht erfolgen. Die Ausgangsspannung wird durch die Durchschlagfestigkeit der Umgebung begrenzt.

Zubehör

Zusätzliche Konduktorkugel mit Stab, 100 mm Durchmesser, 550 mm Länge
Gerätesatz Elektrostatik (Roter Koffer neben dran)

Betriebsanweisung

Bandgenerator

Bedienungsanleitung des Herstellers

Bedienungsanleitung Conatex

Bandgenerator von Conatex.

Wichtige Daten

Sammlungsposition	Elektronik: 4c
Hersteller	Conatex
Abmessung (L $\times$ B $\times$ H)	195 mm $\times$ 195 mm $\times$ 560 mm
Kugeldurchmesser	220 mm
Funkenlänge	max. 100 mm
Kurzschlussstrom	ca. 7 μA
Motorbetriebsspannung	230 V
Masse	ca 4 kg

Fotos

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     Frontansicht
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     rechts
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     links
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     Zusätzliche Konduktorkugel mit Stab

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0

HW

HW:Bandgenerator

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