起电机

结构

　　如下图所示，静电感应起电机旋转盘由两块圆形有机玻璃板叠在一起组成，中间有空隙，每块向外的表面上都贴有铝片，铝片以圆心为中心对称分布。两盘分别与两个受动轮固定，并依靠皮带与驱动轮相连，两根皮带中有一根中间有交叉，转动驱动轮时两盘转向相反。两盘上各有一过圆心的固定电刷，两电刷呈9 0 °，电刷两端的铜丝与铝片密切接触，这样在盘旋转时铜丝、铝片可以摩擦起电。另有与固定电刷成45 °的悬空电刷，悬空电刷的两脚跨过两盘，但并不与两盘接触 ，脚上装有许多尖细铜丝，铜丝指向圆盘上的铝片。悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。

　　感应起电机的左右各有一莱顿瓶。莱顿瓶其实是个电容，用来储 电。莱顿瓶结构由两层筒状锡箔组成，中间是电介质，上有瓶盖。悬空电刷上的金属杆插入瓶盖，末端由一根较粗铜丝与莱顿瓶内层锡箔筒底相连，这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中。放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接，但不与莱顿瓶中锡箔相连，这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而带电。两莱顿瓶集聚不同种电荷。两放电小球也被感应出不同种电荷。莱顿瓶集聚电荷足够多时，球间电压可达几万伏，在两球靠近时就会因放电而产生电火花。

原理

　　静电感应起电机是利用静电感应和放电现象，使导体上连续地积累大量电荷及产生高电压的装置。

　　下图是起电机原理示意图，为了便于说明，用小、大两圆代表转动圆盘A1和A2，1、2和3、4代表固定电刷B1和B2上的四个刷头。由于射线和其它引起空气电离的因素的作用，空气中经常存在微量离子。设A2盘的铝箔片a偶然获得正电荷，如图（a ）。把A 盘上与铝箔片a相对的铝箔片b ，金属杆B1及铝箔片b '看成一个导体，由于静电感应，b带负电而b ' 带正电。设A2盘不动而A1盘顺时针转动，则A1盘上径向的每对铝箔片经与电刷1、2接触时都带上等量异号电荷，转动半周后情况如图（b）所示。注意此时A2 盘上与电刷3 、4接触的一对铝箔片c和C'也因受到A1 盘上d和d'感应而带异号电荷，而且因铝箔片d和d'上都有施感电荷，所以C 和c'上的感应 电荷比图（a）中b 和b'上的感应电荷多。设从现在起A1盘不动而A2盘逆时针转半周，铝箔片上带电情况如图 （c ）。注意此时A1盘上的一对铝箔片b、b'带有更多些感应电荷。如此两盘继续转动，其上铝箔片将带电越来越多。由图（d ）可见，两盘铝箔片上电荷在一、三象限异号，而二、四象限同号。在二、 四象限放置集电梳D1 和D2 ，利用放电现象，就可不断的从铝箔片上收集正、负电荷，通过金属杆送至电极小球S1和S2上，能使两球间有高达几万伏的电位差。

　　实际上摇动手柄时，两个圆盘是同时反向转动的，上述讨论仍然适用，只是带电过程更快而已。那么若圆盘转向与如图所示相反，即A1盘逆时针转而A2盘顺时针转时会有什么结果呢？显然这时的二、四象限两盘就会和顺转时的（d ）图当中的一、三象限的两盘一样带上异号电荷，这时集电梳D1和D2都同时能够收集到正电荷和负电荷，而它们收集到的净电荷就少多啦，它们之间的电位差也就显着减小，所以无法正常起电。

应用

　　在历史上，维姆胡斯起电机曾经是产生高电压的重要工具，现在则主要用于课堂演示静电现象及空气中的放电现象。一对约60厘米直径的玻璃盘以 100转／分的速度旋转，大约可以产生50000伏的电压。大型的维姆胡斯起电机可以在空气中产生十多厘米长的电弧，同时发出强烈的噼啪声。