范德格拉夫起電機

結構及原理

結構如圖，空心金屬圓球A放在絕緣圓柱 C 上，圓柱內B為由電動機帶動上下運動的絲帶（絕緣傳送帶），金屬針尖 E 與數萬伏的直流電源相接，電源另一端接地，由於針尖的放電作用，電荷將不斷地被噴送到傳送帶B上。另一金屬針尖F與導體球 A 的內表面相聯。當帶電的傳送帶轉動到針尖 F 附近時，由於靜電感應和電暈放電作用，傳送帶上的電荷轉移到針尖 F 上，進而移至導體球A的外表面，使導體球A帶電。隨著傳送帶不斷運轉，A球上的電量越來越多，電勢也不斷增加。通常半徑為1米的金屬球可產生約 1 兆伏（對地）的高電壓。為了減少大氣中的漏電，提高電壓，減小體積，可將整個裝置放在充有10～20個大氣壓的氮氣的鋼罐之中。

產生正極性電的范德格拉夫起電機可用作正離子的加速電源，產生負極性電的則可用於高穿透性的 X 射線發生器中。

實驗運用

范德格拉夫起電機球形罩上的電荷能產生超過一千萬伏特的電壓。在核物理實驗中，如此高的電壓可用來加速各種帶電粒子，如質子、電子等。此外，這種起電機也可用來演示很多有趣的靜電現象，如使頭髮豎立起來、吸引發泡膠球、產生電火花、用電風使風車旋轉等。

靜電現象

使頭髮豎立

我們可以站在絕緣的椅子上，用手按著起電機的球形金屬罩。由於人的身體也可導電，所以當起電機啟動時，電荷便傳到我們的身體上。而因為頭髮上的電荷互相排斥，頭髮便豎立起來。

吸引發泡膠球

當發泡膠球移近起電機的球形罩時，發泡膠球中分子內的電荷分布將發生變化。在分子內，正負兩極的電荷被輕微地分離，產生所謂極化的現象。此時球形罩上的電荷與分子內相反的電荷產生微小的吸力，從而吸引整個發泡膠球。

產生電火花

把接地的金屬小球移近起電機的球形罩時，強大的電場使電荷由球形罩躍向金屬小球，在空氣中產生大量離子和電子。因為離子的能態比不帶電的空氣分子高，所以它們便自發地釋放能量，產生火花。這是在空氣中的放電現象，例如閃電就是電荷從一片雲躍向另一片雲或地面的放電現象。

產生電風

帶電導體的尖端區域具有較高的表面電荷密度，而電荷密度越高，所產生的電場越強。而強大的電場使尖端周圍的空氣分子電離，空氣中與導體電荷相反的離子或電子被尖端吸引，而那些與導體電荷相同的離子或電子則被尖端排斥到遠處，這現象稱為尖端效應。離子運動時拖動空氣分子，產生電風，可使扇葉轉動。

日常靜電套用

在日常生活中有很多靜電的套用，像複印機、靜電除塵器、靜電噴漆。此外，認識靜電使我們避免它可帶來的危險，例如在運載易燃物品的車輛尾端繫上接捷運鏈，把電荷傳到地面，以免電火花引致火災。同一道理，醫院的手術室里，因為時常套用氧氣和易燃的麻醉藥物，所以地板通常是抗靜電的，而所有機器亦需接地，以免火花引發爆炸。