Vandegraaffgenerator

Voor de Britse rockgroep, zie Van der Graaf Generator.

Schema van de werking van een vandegraaffgenerator: 1) positief geladen hoofdbol; 2) en 7) kammen voor elektronenoverdracht; 3) en 6) rolcilinders; 4) en 5) transportband met lading; 8) negatief geladen secundaire bol; 9) overslagvonk.

Een vandegraaffgenerator of bandgenerator is een elektrostatische generator ontworpen door Robert Van de Graaff in het begin van de 20e eeuw. De generator bestaat voornamelijk uit een isolerende buis waarop een holle metalen bol is bevestigd. In de verticaal opgestelde, geïsoleerde buis draait een elektrisch geïsoleerde band die fysiek elektrische lading van onder (door wrijving met de aandrijvende as of afkomstig van een hoogspanningsunit) naar boven vervoert. De band fungeert daarbij als stroombron. Zowel boven als onder wordt door metalen kammetjes met scherpe punten de lading getransporteerd. Onder wordt deze op de band gebracht en boven in de bol er weer afgehaald. Ook kan aan de onderkant statische elektrische lading op de band worden gebracht door de band langs een ander geschikt isolerend materiaal te laten wrijven - bijvoorbeeld een rubberen band die onderaan over wat wol of kattevel wrijft (het zogenaamde tribo-elektrisch effect).

Vandegraaff-
generator

Essentieel voor de werking van de vandegraaffgenerator is het verschijnsel dat in het centrum van de geladen bol geen elektrisch veld aanwezig is. Alle door de band aangevoerde lading verdwijnt door onderlinge afstoting direct zover mogelijk uit elkaar naar de buitenste rand van de bol. Doordat tegengerichte elektrische velden elkaar opheffen is de grootte van het veld in het middelpunt 0 volt per meter en kan de door de band aangevoerde lading blijven toestromen, met als gevolg dat de spanning op de bol toeneemt. 5 miljoen volt is bij een goede constructie haalbaar.

Dat de spanning op de bol toch begrensd wordt, komt doordat bij een bepaalde spanning stroom door ionisatie van de lucht gaat weglekken. (De doorslagspanning van lucht is 3 miljoen volt per meter) Ook kan bij verdere verhoging van de spanning mogelijk overslag naar aarde plaatsvinden via in de omgeving opgestelde zaken. De grootte van de bol, de afstand ervan tot andere, geaarde voorwerpen, en de isolerende eigenschappen van het gas waarin de bol is opgesteld zijn hierbij de bepalende factoren. Indien deze worden vergroot, zal in gelijke mate de hoogst haalbare spanning ook worden vergroot.

De vandegraaffgenerator heeft onder meer goede diensten bewezen als onderdeel van deeltjesversnellers voor kernonderzoek en bij hoogspanningstesten voor materiaalonderzoek. Over de gehele wereld zijn er nog steeds honderden actief. Ook is de generator populair bij publieksvoorstellingen. Men kan in het elektrisch veld bijvoorbeeld een tl-buis spontaan laten oplichten. Zet men een persoon onder grote lading, dan zal het haar alle kanten uit gaan staan. (De elektrisch geladen haren gaan elkaar namelijk afstoten).

Dit type elektrostatische generator is relatief simpel in elkaar te zetten en is ongevaarlijk zolang de diameter van de bol onder ruwweg 50 cm blijft. Wel is het aan te bevelen elektronische apparatuur uit de buurt te houden, want door de hoge veldsterktes kunnen halfgeleiders, zoals transistoren, diodes en chips defect raken.

Zie ook

• Elektriseermachine van Wimshurst

Externe link

• (en) Geschiedenis van de vandegraaffgenerator