範德格拉夫原理

範德格拉夫原理是一種靜電學原理，主要套用於產生高壓電的裝置，如範德格拉夫起電機。其核心原理是通過電荷轉移和電場的作用來產生高電壓。

電荷轉移：當範德格拉夫起電機的轉軸旋轉時，金屬球與金屬箔片之間的距離會發生變化，引起電荷的轉移。當距離變小時，電荷從金屬球轉移到金屬箔片上，使金屬箔片帶上電荷。隨著距離增大，電荷增多，直到金屬箔片上的電荷達到飽和狀態。

電場作用：在範德格拉夫起電機中，電刷A與電源相連，產生荷正電的皮帶。通過滾軸的運動，皮帶攜帶正電荷到電刷B，使得與電刷B相連的球殼帶正電。球殼產生的電場可以用來加速內部離子源產生的離子。

摩擦電效應：範德格拉夫發電機還利用了摩擦電效應，即皮帶由棉製成，相對中性的材料，而滾子由鐵氟龍製成。當滾子更容易吸引電子開始移動時，它在皮帶上摩擦，使皮帶運動，同時創建這兩個部分之間的摩擦，導致電子從輸送帶上帶負電荷的輥子上的棉花被留下正電荷。這種電荷交換稱為摩擦電。

綜上所述，範德格拉夫原理涉及電荷轉移、電場作用以及摩擦電效應，通過這些原理，範德格拉夫起電機能夠將電源提供的低電壓轉換為高電壓。