Was ist ein elektrostatischer Generator?
Ein elektrostatischer Generator ist ein Gerät, das hohe Spannungen erzeugt, indem es allmählich eine Ladung durch einen Strom mit geringer Leistung ansammelt, die dann zur späteren Verwendung gespeichert werden kann. Diese Geräte wandeln mechanische Einflüsse in elektrische Ladung um und erzeugen so genannte statische Elektrizität, wie sie entsteht, wenn Sie eine Katze streicheln oder einen Ballon über Ihr Haar reiben, jedoch in viel größeren Mengen. Der erste elektrostatische Generator wurde vermutlich Ende des 17. Jahrhunderts von Otto von Guericke erfunden.
Vorrichtungen dieses Typs fallen im Allgemeinen in zwei Kategorien: triboelektrische oder Reibungsmaschinen und elektrostatische Induktionsmaschinen. Beide Maschinentypen erzeugen den gleichen Strom, jedoch auf unterschiedliche Weise. Der erste elektrostatische Generator war eine Reibungsmaschine, aber spätere Verbesserungen führten fortschrittlichere Maschinen vom Typ der elektrostatischen Induktion ein.
Elektrostatische Reibungsgeneratoren beruhen auf dem triboelektrischen Effekt, bei dem beim Aneinanderreiben zweier Materialien ein kleiner elektrischer Strom erzeugt wird. Die erste Maschine hatte eine rotierende Schwefelkugel, die sich elektrostatisch auflud, indem sie beim Drehen mit der Hand daran rieb. Spätere Untersuchungen ergaben, dass auch andere Materialien wie Glas verwendet werden könnten.
Elektrostatische Induktionsmaschinen, auch Einflussmaschinen genannt, arbeiten nach dem Prinzip der Aufladung durch Induktion. Durch diesen Vorgang kann ein geladenes Objekt einem anderen Objekt eine entgegengesetzte Ladung verleihen, indem es einfach in der Nähe des zweiten Objekts platziert wird. Dieser Vorgang ist mit einer Art mechanischem Vorgang verbunden, wie z. B. einer rotierenden Glasscheibe, um das Speicherobjekt kontinuierlich mit Ladung zu versorgen.
Ein Van de Graff-Generator ist ein fortschrittlicher elektrostatischer Generator vom Induktionstyp. Einige der größten elektrostatischen Generatormaschinen können Ladungen von bis zu 10 Millionen Volt erzeugen. Diese Art von elektrostatischem Generator wurde 1929 von Forschern des MIT erstmals vorgestellt und ist die bekannteste, da sie in vielen Filmen und Fernsehsendungen als beliebte Komponente in Labors für "verrückte Wissenschaftler" auftrat. Diese Geräte haben jedoch einen hohen legitimen wissenschaftlichen Wert.
Maschinen wie der Van de Graff-Generator und andere elektrostatische Generatoren sind in Lehr- und Demonstrationsumgebungen wie Physiklabors oder Museen üblich. Sie werden üblicherweise verwendet, um die Eigenschaften statischer Elektrizität und die mit elektrischem Hochspannungsstrom verbundenen Phänomene zu demonstrieren. Sie haben auch Verwendung in Röntgenröhren und anderen medizinischen Anwendungen sowie in der Physikforschung, in der Industrie und in der Lebensmittelverarbeitung gefunden.