Генератор Ван-де-Граафа

Генератор Ван де Граафа иллюстрирует перенос зарядов и создание высокого напряжения в опытах по электростатике. Принцип действия генератора основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году и позволял получать разность потенциалов до 80 киловольт.

Принцип действия генератора.

Простой генератор Ван де Граафа состоит из диэлектрической (шёлковой или резиновой) ленты (4 и 5 на рисунке), вращающейся на роликах 3 и 6, причём верхний ролик диэлектрический, а нижний металлический и соединён с землёй.

Один из концов ленты заключён в металлическую сферу 1.

Два электрода 2 и 7 в форме щёток находятся на небольшом расстоянии от ленты сверху и снизу, причём электрод 2 соединён с внутренней поверхностью сферы 1, а на электрод 7 подаётся электрический потенциал порядка нескольких киловольт (для определённости, положительный относительно земли).

Вблизи нижнего электрода воздух ионизируется, образующиеся положительные ионы под действием силы Кулона движутся к заземлённому 6 ролику и оседают на ленте, благодаря чему часть ленты, движущаяся вверх, заряжается.

Лента доставляет заряд внутрь сферы 1, где он снимается щёткой 2 благодаря тому, что все заряды выталкиваются на поверхность сферы и потенциал ёе внутренней поверхности всегда равен 0.

Таким образом, на внешней поверхности сферы накапливается электрический заряд. Возможность получения высокого напряжения ограничена коронным разрядом, возникающим при ионизации воздуха вокруг сферы.