Un generatore elettrostatico è un dispositivo che genera alte tensioni accumulando gradualmente una carica attraverso una corrente a bassa potenza, che può essere poi immagazzinata per un uso successivo. Questi dispositivi convertono l’azione meccanica in una carica elettrica, producendo la cosiddetta elettricità statica, come quella generata quando si accarezza un gatto o si strofina un palloncino sui capelli, ma in quantità molto maggiori. Si ritiene che il primo generatore elettrostatico sia stato inventato da Otto von Guericke alla fine del XVII secolo.
I dispositivi di questo tipo si dividono generalmente in due categorie: macchine triboelettriche oa frizione e macchine ad induzione elettrostatica. Entrambi i tipi di macchina generano lo stesso tipo di corrente elettrica ma in modi diversi. Il primo generatore elettrostatico era una macchina a frizione, ma miglioramenti successivi introdussero macchine più avanzate del tipo ad induzione elettrostatica.
I generatori elettrostatici di tipo a frizione si basano sull’effetto triboelettrico, che è la generazione di una piccola corrente elettrica quando due materiali vengono sfregati l’uno contro l’altro. La prima macchina aveva un globo di zolfo rotante che accumulava una carica elettrostatica sfregandoci contro la mano mentre girava. Ricerche successive hanno mostrato che potevano essere utilizzati anche altri materiali, come il vetro.
Le macchine ad induzione elettrostatica, chiamate anche macchine a influenza, funzionano secondo il principio della carica per induzione. Attraverso questo processo, un oggetto carico può impartire una carica opposta a un altro oggetto semplicemente posizionandosi vicino al secondo oggetto. Questo processo è accoppiato con un qualche tipo di operazione meccanica, come un disco rotante di vetro, per aggiungere continuamente carica all’oggetto immagazzinato.
Un generatore Van de Graff è un generatore elettrostatico avanzato del tipo a induzione. Alcuni dei più grandi generatori elettrostatici possono produrre cariche fino a 10 milioni di volt. Introdotto per la prima volta dai ricercatori del MIT nel 1929, questo tipo di generatore elettrostatico è il più noto, essendo apparso in molti film e programmi televisivi come componente popolare nei laboratori di “scienziati matti”. Tuttavia, questi dispositivi hanno un grande valore scientifico legittimo.
Macchine come il generatore Van de Graff e altri generatori elettrostatici sono comuni in contesti didattici e dimostrativi, come laboratori di fisica o musei. Sono comunemente usati per dimostrare le proprietà dell’elettricità statica e dei fenomeni associati alla corrente elettrica ad alta tensione. Hanno anche trovato usi nei tubi a raggi X e in altre applicazioni mediche, nonché nella ricerca fisica, nell’industria e nella lavorazione degli alimenti.