Wat is een elektrostatische generator?

Een elektrostatische generator is een apparaat dat hoge spanningen genereert door geleidelijk een lading te accumuleren via een stroom met laag vermogen, die vervolgens kan worden opgeslagen voor later gebruik. Deze apparaten zetten mechanische actie om in een elektrische lading, die zogenaamde statische elektriciteit produceert, zoals die wordt gegenereerd wanneer je een kat aait of een ballon over je haar wrijft, maar in veel grotere hoeveelheden. Aangenomen wordt dat de eerste elektrostatische generator is uitgevonden door Otto von Guericke in de late 17e eeuw.

Apparaten van dit type vallen in het algemeen in twee categorieën: tribo-elektrische of wrijvingsmachines en elektrostatische inductiemachines. Beide soorten machines genereren hetzelfde type elektrische stroom maar op verschillende manieren. De eerste elektrostatische generator was een frictiemachine, maar latere verbeteringen introduceerden meer geavanceerde machines van het type elektrostatische inductie.

Wrijvingstype elektrostatische generatoren vertrouwen op het tribo-elektrische effect, dat de opwekking van een kleine elektrische stroom is wanneer twee materialen tegen elkaar worden gewreven. De eerste machine had een roterende bol zwavel die een elektrostatische lading ophoopte door met zijn hand er tegenaan te wrijven terwijl hij draaide. Uit later onderzoek bleek dat ook andere materialen, zoals glas, konden worden gebruikt.

Elektrostatische inductiemachines, ook beïnvloedingsmachines genoemd, werken op het principe van lading door inductie. Door dit proces kan een geladen voorwerp een andere lading aan een ander voorwerp verlenen door eenvoudig dichtbij het tweede voorwerp te worden geplaatst. Dit proces gaat gepaard met een soort mechanische bewerking, zoals een roterende schijf van glas, om continu lading aan het opslagobject toe te voegen.

Een Van de Graff-generator is een geavanceerde elektrostatische generator van het inductietype. Sommige van de grootste elektrostatische generatormachines kunnen ladingen tot 10 miljoen volt produceren. Voor het eerst geïntroduceerd door onderzoekers van het MIT in 1929, is dit type elektrostatische generator de meest bekende, die in veel films en tv-shows is verschenen als een populair onderdeel in "gekke wetenschaps" laboratoria. Deze apparaten hebben echter een grote legitieme wetenschappelijke waarde.

Machines zoals de Van de Graff-generator en andere elektrostatische generatoren komen veel voor in onderwijs- en demonstratie-instellingen, zoals natuurkundige laboratoria of musea. Ze worden vaak gebruikt om de eigenschappen van statische elektriciteit en verschijnselen die verband houden met hoogspanningsstroom aan te tonen. Ze hebben ook toepassingen gevonden in röntgenbuizen en andere medische toepassingen, maar ook in fysisch onderzoek, industrie en voedselverwerking.