Mikä on sähköstaattinen generaattori?

Sähköstaattinen generaattori on laite, joka tuottaa korkeita jännitteitä keräämällä vähitellen varauksen pienitehoisen virran kautta, joka voidaan sitten tallentaa myöhempää käyttöä varten. Nämä laitteet muuttavat mekaanisen toiminnan sähkövaraukseksi ja tuottavat niin kutsuttua staattista sähköä, kuten sitä, joka syntyy, kun silität kissaa tai hankaat ilmapalloa hiuksiisi, mutta paljon suurempia määriä. Ensimmäisen sähköstaattisen generaattorin uskotaan keksineen Otto von Guericke 17 -luvun lopulla.

Tämän tyyppiset laitteet jaetaan yleensä kahteen luokkaan: triboelektriset tai kitkakoneet ja sähköstaattiset induktiokoneet. Molemmat konetyypit tuottavat samanlaista sähkövirtaa, mutta eri tavoin. Ensimmäinen sähköstaattinen generaattori oli kitkakone, mutta myöhemmin parannukset esittivät kehittyneempiä sähköstaattisen induktion tyyppisiä koneita.

Kitka-tyyppiset sähköstaattiset generaattorit luottavat triboelektriseen vaikutukseen, joka on pienen sähkövirran syntyminen, kun kahta materiaalia hierotaan toisiaan vasten. Ensimmäisessä koneessa oli pyörivä rikki, joka keräsi sähköstaattisen varauksen hankaamalla kättään sitä vasten kääntyessään. Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että myös muita materiaaleja, kuten lasia, voitaisiin käyttää.

Sähköstaattiset induktiokoneet, joita kutsutaan myös vaikutuskoneiksi, toimivat varauksen periaatteella induktiolla. Tämän prosessin kautta varautunut esine voi antaa vastakkaisen varauksen toiselle esineelle yksinkertaisesti sijoittamalla sen toisen kohteen lähelle. Tämä prosessi yhdistetään jonkinlaiseen mekaaniseen toimintoon, kuten pyörivään lasilevyyn, joka lisää jatkuvasti varausta tallennuskohteeseen.

Van de Graff -generaattori on kehittynyt sähköstaattinen generaattori, joka on induktiotyyppinen. Jotkut suurimmista sähköstaattisista generaattorikoneista voivat tuottaa jopa 10 miljoonan voltin varauksia. Tämäntyyppinen sähköstaattinen generaattori, jonka MIT: n tutkijat esittivät ensimmäisen kerran vuonna 1929, on tunnetuin, ja se on esiintynyt monissa elokuvissa ja televisio-ohjelmissa “hullun tiedemiehen” laboratorioiden suosituna osana. Näillä laitteilla on kuitenkin suuri laillinen tieteellinen arvo.

Koneet, kuten Van de Graff -generaattori ja muut sähköstaattiset generaattorit, ovat yleisiä opetus- ja esittelyasetuksissa, kuten fysiikan laboratoriot tai museot. Niitä käytetään yleisesti osoittamaan staattisen sähkön ominaisuuksia ja suurjännitevirtaan liittyviä ilmiöitä. Niitä on käytetty myös röntgenputkissa ja muissa lääketieteellisissä sovelluksissa sekä fysiikan tutkimuksessa, teollisuudessa ja elintarvikkeiden jalostuksessa.