Генератор Ван де Граафа
Генератор Ван де Граафа — электростатический генератор высокого напряжения, принцип действия которого 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. В 1931 и 1933 годах им же были построены более мощные генераторы, позволившие достичь напряжения в 1 миллион и 7 миллионов вольт соответственно[1].
Простой генератор Ван де Граафа состоит из диэлектрической (шёлковой или резиновой) ленты (4 на рисунке «Схема генератора»), 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 5 в форме щёток находятся на небольшом расстоянии от ленты сверху и снизу, причём электрод 2 соединён с внутренней поверхностью сферы 1. Через щетку 5 воздух ионизируется от источника высокого напряжения 7, образующиеся положительные ионы под действием силы Кулона движутся к заземлённому 6 ролику и оседают на ленте; движущаяся лента переносит заряд внутрь сферы 1, где он снимается щёткой 2; под действием силы Кулона заряды выталкиваются на поверхность сферы, и поле внутри сферы создаётся только дополнительным зарядом на ленте. Таким образом, на внешней поверхности сферы накапливается электрический заряд. Возможность получения высокого напряжения ограничена коронным разрядом, возникающим при ионизации воздуха вокруг сферы.
Напряженность электрического поля вблизи выступов больше, чем на ровной поверхности, поэтому для уменьшения коронирования поверхность сферы тщательно шлифуют. Напряженность поля, при котором возникает коронный разряд на воздухе при нормальном атмосферном давлении, составляет примерно 30 кВ/см. Такая напряженность достигается тем быстрее, чем меньше радиус сферы:
.
Поэтому для получения больших разностей потенциалов размер сферы увеличивают (до 10 м в диаметре). Предельная разность потенциалов, которую возможно практически получить с помощью генератора Ван де Граафа, составляет примерно В.[2]
