范德格拉夫起动机是如何工作的？它有什么应用？

范德格拉夫起动器是美国科学家范德格拉夫(1901- 1967)在1931年发明的。基于摩擦电原理，起动机不断产生大量电荷。学校常用的一种型号，里面有橡胶带，由橡胶辊带动。当点电极因摩擦或高压产生静电时，运转的橡胶带会不断将电荷转移到球形金属罩的内表面。由于电荷相互排斥，电荷向球盖外表面移动，形成大量电荷积聚在球盖上。启动器的应用是什么？范德格拉夫起动机球形盖上的电荷可以产生超过1000万伏的电压。在核物理实验中，这样高的电压可以用来加速各种带电粒子，比如质子和电子。此外，这个启动器还可以用来演示很多有趣的静电现象，比如让头发直立、吸引聚苯乙烯泡沫球、产生电火花、利用电风让风车旋转等。通过这些现象，我们可以更好地理解静电的特性。我们可以站在绝缘椅子上，用手按压电机的球形金属盖。因为人体也可以导电，当电机启动时，电荷就会转移到我们的身体上。而且因为头发上的电荷互相排斥，头发就竖起来了。吸引发泡胶球当发泡胶球靠近启动器的球盖时，发泡胶球内的分子内电荷分布会发生变化。在分子内部，正负两极的电荷略有分离，产生所谓的极化现象。此时，球盖上的电荷与分子中的相反电荷产生微小引力，从而吸引整个聚苯乙烯泡沫塑料球。当产生电火花使接地的金属球靠近启动器的球形罩时，强大的电场使电荷从球形罩跳到金属球上，在空气中产生大量的离子和电子。因为离子的能态高于不带电的空气分子，所以会自发释放能量，产生火花。这是空气中的放电现象。例如，闪电是一种放电现象，电荷从一朵云跳到另一朵云或地面。产生电风的带电导体的尖端区域具有高表面电荷密度，并且电荷密度越高，产生的电场越强。强电场使尖端周围的空气分子电离，空气中与导体电荷相反的离子或电子被尖端吸引，而导体电荷相同的被尖端排斥到远处。这种现象被称为小费效应。当离子移动时，它们拖动空气分子产生电风，电风可以使风扇叶片旋转。日常生活中的静电静电在日常生活中有很多应用，比如复印机、静电除尘器、静电喷漆等。另外，了解静电使我们能够避免它所能带来的危险，比如在运载易燃物品的车辆尾部绑上接地链，将电荷转移到地面，从而避免电火花引发火灾。同理，在医院的手术室里，因为经常使用氧气和易燃物质，所以地板通常是防静电的，所有机器都需要接地，避免火花引起爆炸。原网站-phy/IQ/van _ de _ graaff/van _ de _ graaff