Mis on elektrostaatiline generaator?

Elektrostaatiline generaator on seade, mis genereerib kõrget pinget, kogudes väikese võimsusega voolu kaudu järk-järgult laengu, mida saab seejärel hilisemaks kasutamiseks salvestada. Need seadmed muudavad mehaanilise tegevuse elektrilaenguks, tekitades nn staatilist elektrit, mis tekib kassi silitamisel või õhupalliga juustele hõõrumisel, kuid palju suuremas koguses. Arvatakse, et esimese elektrostaatilise generaatori leiutas Otto von Guericke 17. sajandi lõpus.

Seda tüüpi seadmed jagunevad üldiselt kahte kategooriasse: triboelektrilised või hõõrdemasinad ja elektrostaatilised induktsioonimasinad. Mõlemat tüüpi masinad genereerivad sama tüüpi elektrivoolu, kuid erineval viisil. Esimene elektrostaatiline generaator oli hõõrdumismasin, kuid hilisemad täiustused tõid kasutusele täiustatud elektrostaatilise induktsiooni tüüpi masinad.

Hõõrdetüüpi elektrostaatilised generaatorid tuginevad triboelektrilisele efektile, mis on väikese elektrivoolu tekitamine, kui kaks materjali hõõrutakse üksteise vastu. Esimesel masinal oli pöörlev väävlist maakera, mis kogus elektrostaatilist laengut, hõõrudes selle pöörlemisel kätt vastu. Hilisemad uuringud näitasid, et kasutada saab ka muid materjale, näiteks klaasi.

Elektrostaatilised induktsioonmasinad, mida nimetatakse ka mõjumasinateks, töötavad induktsiooni teel laengu põhimõttel. Selle protsessi käigus võib laetud objekt anda teisele objektile vastupidise laengu, asetades selle lihtsalt teise objekti lähedusse. See protsess on seotud teatud tüüpi mehaanilise toiminguga, näiteks pöörleva klaaskettaga, et salvestusobjektile pidevalt laengut lisada.

Van de Graffi generaator on täiustatud induktsioontüüpi elektrostaatiline generaator. Mõned suurimad elektrostaatilise generaatori masinad võivad toota kuni 10 miljoni volti laenguid. Esmakordselt 1929. aastal MIT-i teadlaste poolt kasutusele võetud seda tüüpi elektrostaatilised generaatorid on kõige tuntumad, kuna seda on ilmunud paljudes filmides ja telesaadetes kui hullu teadlaste laborites populaarset komponenti. Nendel seadmetel on siiski suur õigustatud teaduslik väärtus.

Sellised masinad nagu Van de Graffi generaator ja muud elektrostaatilised generaatorid on levinud õppe- ja tutvustamistingimustes, näiteks füüsikalaborites või muuseumides. Neid kasutatakse tavaliselt staatilise elektri omaduste ja kõrgepinge elektrivooluga seotud nähtuste demonstreerimiseks. Nad on leidnud kasutust ka röntgenitorudes ja muudes meditsiinilistes rakendustes, samuti füüsikauuringutes, tööstuses ja toiduainete töötlemises.