Was ist ein elektrostatischer Generator?

Ein elektrostatischer Generator ist ein Gerät, das durch schrittweises Ansammeln einer Ladung durch einen schwachen Strom hohe Spannungen erzeugt, die dann für den späteren Gebrauch gespeichert werden können. Diese Geräte wandeln mechanische Einwirkung in elektrische Ladung um und erzeugen so genannte statische Elektrizität, wie sie beim Streicheln einer Katze oder beim Reiben eines Luftballons an den Haaren erzeugt wird, jedoch in viel größeren Mengen. Der erste elektrostatische Generator soll Ende des 17. Jahrhunderts von Otto von Guericke erfunden worden sein.

Vorrichtungen dieser Art fallen im Allgemeinen in zwei Kategorien: triboelektrische oder Reibungsmaschinen und elektrostatische Induktionsmaschinen. Beide Maschinentypen erzeugen den gleichen elektrischen Strom, jedoch auf unterschiedliche Weise. Der erste elektrostatische Generator war eine Reibungsmaschine, aber spätere Verbesserungen führten fortschrittlichere Maschinen des elektrostatischen Induktionstyps ein.

Elektrostatische Generatoren vom Reibungstyp beruhen auf dem triboelektrischen Effekt, der die Erzeugung eines kleinen elektrischen Stroms ist, wenn zwei Materialien aneinander gerieben werden. Die erste Maschine hatte eine rotierende Schwefelkugel, die eine elektrostatische Ladung anhäufte, indem man sich beim Drehen mit der Hand daran rieb. Spätere Forschungen zeigten, dass auch andere Materialien wie Glas verwendet werden könnten.

Elektrostatische Induktionsmaschinen, auch Einflussmaschinen genannt, arbeiten nach dem Prinzip der Ladung durch Induktion. Durch diesen Prozess kann ein geladenes Objekt einem anderen Objekt eine entgegengesetzte Ladung verleihen, indem es einfach in der Nähe des zweiten Objekts platziert wird. Dieser Vorgang ist mit einer Art mechanischer Operation verbunden, wie beispielsweise einer rotierenden Glasscheibe, um dem Speicherobjekt kontinuierlich Ladung zuzuführen.

Ein Van de Graff-Generator ist ein fortschrittlicher elektrostatischer Generator vom Induktionstyp. Einige der größten elektrostatischen Generatormaschinen können Ladungen von bis zu 10 Millionen Volt erzeugen. Dieser Typ von elektrostatischen Generatoren wurde erstmals 1929 von Forschern am MIT eingeführt und ist der bekannteste, da er in vielen Filmen und Fernsehsendungen als beliebte Komponente in Labors „verrückter Wissenschaftler“ auftauchte. Diese Geräte haben jedoch einen großen legitimen wissenschaftlichen Wert.

Maschinen wie der Van-de-Graff-Generator und andere elektrostatische Generatoren sind in Lehr- und Demonstrationsumgebungen wie Physiklabors oder Museen weit verbreitet. Sie werden häufig verwendet, um die Eigenschaften statischer Elektrizität und Phänomene im Zusammenhang mit elektrischem Hochspannungsstrom zu demonstrieren. Sie finden auch Anwendung in Röntgenröhren und anderen medizinischen Anwendungen sowie in der Physikforschung, der Industrie und der Lebensmittelverarbeitung.