Der Van de Graaff Generator

Faszinierendes aus der Welt der Elektrizität: Der Van de Graaff Generator

Die Abbildung zeigt den schematischen Aufbau eines Van de Graaff Generators. Durch Reibung können Ladungen getrennt und somit Körper aufgeladen werden. Hier reibt rechts unten eine Walze an einem Band: das Band wird dadurch positiv, die Walze negativ aufgeladen. Dann werden die positiven Ladungen mit dem Band nach oben transportiert. Dort befindet sich eine hohle Metallkugel. Die positiven Ladungen werden über einen Kamm an die Außenseite der Metallkugel transportiert. Da das Band ständig neu aufgeladen und somit immer weitere Ladungen an die Oberfläche der Kugel transportiert werden, entstehen hier sehr hohe Spannungen.

Greift man während dieses Vorgangs mit der Hand auf die Kugel des Generators, so bewirken die elektrischen Ladungen, dass sich die Haare aufrichten.

In den meisten Schulen gibt es so einen Generator. Fragt mal euren Physiklehrer danach, vielleicht kann er auch eure Haare zu Berge stehen lassen!

Allerdings muss man bei diesem Versuch vorsichtig sein. Hält man während des gesamten Vorgangs die Hand auf die Kugel, fließen über unseren Körper ständig Ladungen ab. Somit kann keine allzu große Spannung entstehen. Nimmt man den Generator jedoch in Betrieb, ohne die Hand darauf zu halten, werden immer mehr und mehr Ladungen zu der Kugel gebracht, aber es können keine Ladungen abfließen. Es entsteht eine sehr hohe Spannung, durch die man einen elektrischen Schlag bekommen kann.

In diesem Fall kann man einen anderen Versuch durchführen: Man bringt nun eine geerdete ungeladene Metallkugel in die Nähe der stark aufgeladen Kugel und kann dort einen Funkenüberschlag beobachten. Dieser beträgt je nach Luftfeuchtigkeit bis zu 3000 V/mm. Damit kann man abschätzen, wie hoch die Spannung ist, die durch den Van de Graaff Generator erzeugt wurde. Kann man z.B. bei einem Abstand von 10 cm noch einen Funkenüberschlag beobachten, so würde das eine Spannung im Bereich von 300 kV bedeuten.