Kas ir elektrostatiskais ģenerators?

Elektrostatiskais ģenerators ir ierīce, kas ģenerē augstu spriegumu, pakāpeniski uzkrājot lādiņu ar mazjaudas strāvu, ko pēc tam var uzglabāt vēlākai lietošanai. Šīs ierīces pārvērš mehānisko darbību elektriskajā lādiņā, radot tā saukto statisko elektrību, piemēram, to, kas rodas, glāstot kaķi vai berzējot ar balonu matiem, taču daudz lielākā daudzumā. Tiek uzskatīts, ka pirmo elektrostatisko ģeneratoru 17. gadsimta beigās izgudroja Otto fon Gēriks.

Šāda veida ierīces parasti iedala divās kategorijās: triboelektriskās vai berzes mašīnas un elektrostatiskās indukcijas iekārtas. Abu veidu mašīnas rada viena veida elektrisko strāvu, bet dažādos veidos. Pirmais elektrostatiskais ģenerators bija berzes mašīna, bet vēlākos uzlabojumos tika ieviestas modernākas elektrostatiskās indukcijas tipa iekārtas.

Berzes tipa elektrostatiskie ģeneratori balstās uz triboelektrisko efektu, kas ir nelielas elektriskās strāvas ģenerēšana, kad divi materiāli tiek berzēti viens pret otru. Pirmajai mašīnai bija rotējošs sēra globuss, kas uzkrāja elektrostatisko lādiņu, berzējot pret to roku, kad tā griezās. Vēlāki pētījumi parādīja, ka var izmantot arī citus materiālus, piemēram, stiklu.

Elektrostatiskās indukcijas mašīnas, ko sauc arī par ietekmes mašīnām, darbojas pēc uzlādes principa ar indukcijas palīdzību. Izmantojot šo procesu, uzlādēts objekts var piešķirt pretēju lādiņu citam objektam, vienkārši novietojot to blakus otrajam objektam. Šis process ir saistīts ar noteikta veida mehāniskām darbībām, piemēram, rotējošu stikla disku, lai pastāvīgi palielinātu uzglabāšanas objektu.

Van de Graff ģenerators ir uzlabots indukcijas tipa elektrostatiskais ģenerators. Dažas no lielākajām elektrostatisko ģeneratoru mašīnām var radīt līdz pat 10 miljonu voltu lādiņu. Šis elektrostatiskā ģeneratora veids, ko pirmo reizi ieviesa MIT pētnieki 1929. gadā, ir vispazīstamākais, un tas ir parādījies daudzās filmās un televīzijas šovos kā populārs komponents “trako zinātnieku” laboratorijās. Tomēr šīm ierīcēm ir liela likumīga zinātniskā vērtība.

Mašīnas, piemēram, Van de Graff ģenerators un citi elektrostatiskie ģeneratori, ir plaši izplatītas mācību un demonstrācijas vietās, piemēram, fizikas laboratorijās vai muzejos. Tos parasti izmanto, lai demonstrētu statiskās elektrības īpašības un parādības, kas saistītas ar augstsprieguma elektrisko strāvu. Tie ir izmantoti arī rentgenstaru lampās un citos medicīniskos lietojumos, kā arī fizikas pētījumos, rūpniecībā un pārtikas pārstrādē.