Le générateur de Van de Graaff

Le générateur van de Graaf est utilisé pour produire des hautes tensions à l’aide d’électricité statique. Il se compose d’une sphère creuse métallique de rayon R posée sur un matériau isolant, d’une courroie qui tourne à l’aide d’un moteur et de deux peignes métalliques.

Le peigne métallique inférieur est connecté à l’alimentation en tension de 10 kilovolts, ionisant l’air entre le peigne et la courroie. Les charges négatives sont mises à la terre à l’aide du même peigne et les charges positives sont déplacées vers le haut sur la bande.

Au sommet de la bande, les charges positives attirent les charges négatives de la sphère via le peigne métallique, induisant un excès net de charge positive sur la sphère.

Ce processus se poursuit et la sphère métallique acquiert une charge positive plus élevée jusqu’à ce qu’elle provoque une panne électrique de l’air qui l’entoure.

Par exemple, si le rayon est de 15 centimètres et que la tension produite est de 100 kilovolts, la charge excédentaire sur le générateur peut être calculée à l’aide de l’expression du potentiel électrique. En simplifiant et en substituant les quantités connues, on obtient un surcoût de 1,67 micro-coulombs.