描述
静电机器通常在科学教室中使用,以安全地显示出电力和高压现象。所获得的升高的电势差也已用于多种实际应用,例如操作X射线管、粒子加速器、光谱学、医学应用、食品消毒和核物理实验。静电发生器(例如VandeGraaff发生器)以及Pelletron的变体在物理研究中也很有用。
根据电荷的产生方式,静电发生器可以分为两类:
摩擦机利用摩擦电效应(通过接触或摩擦产生的电)影响机器使用静电感应现代静电发生器从19世纪末开始,静电发生器在物质结构研究中起着重要作用。到1920年代,很明显,需要能够产生更高电压的机器。
范德格拉夫VandeGraaff发生器是美国物理学家RobertJ.VandeGraaff于1929年在麻省理工学院发明的一种粒子加速器。xxx个模型在1929年10月进行了演示。在VandeGraaff机器中,绝缘带将电荷传输到绝缘的中空金属高压端子的内部,然后通过“梳子”将电荷转移到端子上。金属点。该设计的优势在于,由于端子内部没有电场,因此无论端子上的电压有多高,皮带上的电荷都可以继续释放到端子上。因此,对机器电压的xxx限制是电离终端旁边的空气。当端子处的电场超过空气的介电强度(每厘米约30kV)时,就会发生这种情况。由于在尖锐的尖端和边缘会产生最高的电场,因此端子应制成光滑的空心球体形式。直径越大,获得的电压越高。xxx台机器使用在五分钱和一角钱商店购买的缎带作为电荷输送带。在1931年的专利公开中描述了一种能够产生1,000,000伏特的电压。
范德格拉夫(VandeGraaff)发电机是成功的粒子加速器,产生最高能量,直到1930年代后期回旋加速器取代它为止。由于空气击穿,露天VandeGraaff机器上的电压限制在几百万伏。通过将发生器封闭在加压绝缘气体罐内,可以达到约25兆伏的较高电压。这种类型的VandeGraaff粒子促进剂仍在医学和研究中使用。还为物理研究发明了其他变体,例如Pelletron,它使用带有交替绝缘和导电链的链进行电荷传输。
小型VandeGraaff发电机通常在科学博物馆和科学教育中用于演示静电原理。一种流行的演示是让人们站在绝缘的支撑物上触摸高压端子。高压会给人的头发充电,使发束从头部突出。