Elektrostatische Induktion
Elektrostatische Induktion, auch bekannt als elektrostatischer Einfluss, ist die Umverteilung der elektrischen Ladung in einem Objekt, die durch die Einwirkung von nahegelegenen geladenen Objekten verursacht wird. Der elektrisierte Körper wirkt durch ein elektrisches Feld sogar auf entferntere Objekte, wodurch deren ursprünglicher nichtelektrischer Zustand verändert wird. Wenn ein Leiter in ein elektrostatisches Feld eingeführt wird, wirkt eine Kraft auf jede Ladung im Leiter. Die freien Ladungen beginnen sich zu bewegen, und der Körper wird so geladen, dass auf der Seite, die der Ladungsquelle des elektrischen Feldes zugewandt ist, die entgegengesetzte Ladung vorhanden ist, während auf der gegenüberliegenden Seite die gleiche Ladung besteht. Elektrostatische Induktion ist auch verantwortlich für die Anziehung leichter nichtleitender Objekte, wie Ballons, Papier oder Styroporreste, zu statischen elektrischen Ladungen. Elektrostatische Generatoren, wie die Wimshurst-Maschine, der Van-de-Graaff-Generator und der Elektrophor, nutzen dieses Prinzip.
Statische Elektrizität
Statische Elektrizität ist ein informeller Begriff für Phänomene, die durch die Ansammlung elektrischer Ladung auf der Oberfläche verschiedener Körper und Objekte sowie deren Austausch bei Kontakt miteinander verursacht werden. Die meisten statischen Elektrizitäten, die wir täglich begegnen, werden durch den triboelektrischen Effekt verursacht. Der triboelektrische Effekt ist eine Art von Kontakt-Elektrifizierung, bei der bestimmte Materialien elektrisch geladen werden, nachdem sie in Kontakt kommen und dann getrennt werden. Die Reibung der beiden Materialien verstärkt den Effekt durch den häufigen Kontakt und die Trennung dieser Materialien. An trockenen Tagen ist statische Elektrizität deutlicher wahrnehmbar, da die Luft weniger Wasserpartikel enthält, die ein Ableiten ermöglichen. Es ist anzumerken, dass eine sehr hohe Spannung erforderlich ist, um jeden 1mm eines elektrischen Lichtbogens zu erzeugen. Luft ist ein sehr schlechter Stromleiter und hat eine hohe dielektrische Festigkeit. Die dielektrische Festigkeit der Luft beträgt fast 3000V/mm. Unter extremen Bedingungen wurden bis zu 15000 Volt gemessen. Es ist durchaus üblich, 5000V zu erleben. Tatsächlich fühlen viele Menschen keinen Schock von einer statischen Elektrizitätsentladung von weniger als etwa 2000-4000V. Der Hauptgrund dafür, dass Schocks durch statische Elektrizität niemanden verletzen, ist die sehr geringe Stromstärke.
Elektrostatischer Generator
Ein elektrostatischer Generator ist ein elektrischer Generator, der statische Elektrizität oder Elektrizität mit hoher Spannung und niedrigem kontinuierlichem Strom erzeugt. Die elektrische Potentialdifferenz (d.h. Spannung) kann entweder durch elektrostatische Induktion oder den triboelektrischen Effekt erzeugt werden. Solche Generatoren erzeugen eine sehr hohe Spannung und einen niedrigen Strom. Aufgrund ihrer Ineffizienz und der Schwierigkeit, Maschinen zu isolieren, die sehr hohe Spannungen erzeugen, hatten elektrostatische Generatoren niedrige Leistungswerte und wurden nie zur Erzeugung von kommerziell bedeutenden Mengen elektrischer Energie verwendet. Ihre einzigen praktischen Anwendungen waren die Versorgung früher Röntgenröhren und später in einigen Teilchenbeschleunigern. Es gibt verschiedene Arten von elektrostatischen Generatoren (ESGs); sie können Reibungs- oder Induktionsgeneratoren sein. ESGs erzeugen eine hohe Spannung, haben aber einen sehr niedrigen Strom. Die Spannungen können leicht bis zu hunderttausend Volt betragen, aber der Strom wird nur einige hundert Mikroampere sein. Dielektrische Materialien können die Durchbruchspannung erhöhen und mehr elektrische Energie erzeugen. Beispiele für elektrostatische Generatoren sind die Wimshurst-Maschine, der Van-de-Graaff-Generator und der Rotierende-Scheiben-Hochspannungsgenerator.
