• Μια μεγάλη, κοίλη μεταλλική σφαίρα είναι προσαρμοσμένη σε μια κυλινδρική μονωτική βάση
• Ένας μηχανοκίνητος λαστιχένιος ιμάντας στο εσωτερικό της βάσης στήριξης περνάει μπροστά από δύο σειρές μεταλλικές ακίδες με θυσανοειδή διάταξη, (σε μορφή ψήκτρας). Η μία σειρά (1) είναι αγώγιμα συνδεδεμένη με το εσωτερικό της σφαίρας και η άλλη (2) είναι συνδεδεμένη με τη γείωση της συσκευής
• Ηλεκτροστατικές σφαίρες

Διαδικασία:

• Θέτουμε την ταινία σε κίνηση με μηχανικό τρόπο έτσι ώστε να μεταφέρουμε φορτίο από τη σφαίρα προς τη γη. Στην απλή περίπτωση, ένας μαθητής-εθελοντής στέκεται πάνω σε μια μονωμένη βάση και τοποθετεί τα χέρια του πάνω στη σφαίρα της γεννήτριας. Ένας βοηθός θέτει σε λειτουργία τη γεννήτρια και παρατηρούμε ότι τα μαλλιά του μαθητή ανασηκώνονται. Γιατί συμβαίνει αυτό; Ένα παρόμοιο φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί αν τοποθετήσουμε πάνω στη σφαίρα της γεννήτριας μια περούκα.
• Μετακινούμε τη σφαίρα προς την φορτισμένη σφαίρα της γεννήτριας και με ένα ηλεκτρόμετρο μετρούμε το φορτίο που επάγεται σε αυτήν. Τι παρατηρούμε; Τι συμπεραίνουμε για το φορτίο της σφαίρας της γεννήτριας;

Εξήγηση:

Θέτοντας σε λειτουργία την ηλεκτροστατική γεννήτρια VandeGraaffελεύθερα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από την αγώγιμη σφαίρα μέσω της άνω ψήκτρας και του ιμάντα στην κάτω ψήκτρα και διαμέσου αυτής στη γη. Με αυτό τον τρόπο η επιφάνεια της αγώγιμης σφαίρας φορτίζεται θετικά. Οι γεννήτριες VandeGraaff μπορούν έτσι να συσσωρεύσουν φορτίο που αντιστοιχεί σε πολύ μεγάλες διαφορές δυναμικού που μπορεί να φτάσουν και τα χιλιάδες Volt. Αν στη θέση της γης είχαμε μια πηγή ηλεκτρονίων (αρνητικό δυναμικό σε σχέση με τη γη), τότε η γεννήτρια θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση της επιφάνειας της σφαίρας με αρνητικό φορτίο

.

• Τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος 0-30V(πηγή), ηλεκτρόμετρο, αγώγιμος κώνος, ράβδος από Plexiglas, καλώδια πολλαπλής σύνδεσης

Διαδικασία:

• Μετακινούμε το διακόπτη (FUNCTION) στην ένδειξη 3, το διακόπτη (ZERO SWITCH) στην ένδειξη ZERO LOCK και το διακόπτη ZERO ADJUST προκειμένου το ηλεκτρόμετρο να δείχνει 0 Volt. Στη συνέχεια ρυθμίζουμε το διακόπτη ZERO SWITCH στην ένδειξη PUSH TO ZERO. Η τελευταία διαδικασία θα επαναλαμβάνεται κάθε φορά που θέλουμε να αποφορτίσουμε το ηλεκτρόμετρο. Συνδέουμε το καλώδιο με τις δύο απολήξεις στην ένδειξη INPUT ενώ η ένδειξη GROUND συνδέεται με τη γείωση.
• Ρυθμίζουμε την τάση τροφοδοσίας στα 20V και φορτίζουμε για λίγα δευτερόλεπτα τον αγώγιμο κώνο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το ηλεκτρόμετρο, συνδέουμε την θετική απόληξη με τον αγώγιμο κώνο ενώ την αρνητική με τη γείωση. Τι παρατηρείτε στην ένδειξη του ηλεκτρομέτρου;
• Αφού αποφορτίσουμε το ηλεκτρόμετρο τρίβουμε σε μάλλινο ύφασμα το Plexiglas και το φέρνουμε σε επαφή με τον αγώγιμο κώνο. Στη συνέχεια αποσυνδέουμε την γείωση και συνδέουμε τον κώνο με το ηλεκτρόμετρο. Τι παρατηρείτε στην ένδειξη του οργάνου;

Εξήγηση:

• Καθώς συνδέουμε την τάση τροφοδοσίας για λίγα δευτερόλεπτα με τον αγώγιμο κώνο, αυτός αρχίζει να φορτίζεται οπότε στη συνέχεια συνδέοντας τον με το ηλεκτρόμετρο μπορούμε να μετρήσουμε το φορτίο που έχει μεταφερθεί στην επιφάνεια του κώνου. Το φορτίο αυτό είναι θετικό (σε σχέση με τη γείωση).
• Όταν τρίβουμε τη ράβδο από Plexiglas (μονωτικό υλικό) με το μάλλινο ύφασμα και τα δύο αντικείμενα φορτίζονται και τα συνολικά τους φορτία έχουν πάντα το ίδιο μέγεθος αλλά αντίθετα πρόσημα. Με αυτή τη διαδικασία της φόρτισης δεν δημιουργούμε ηλεκτρικό φορτίο αλλά το μεταφέρουμε από ένα σώμα σε άλλο. Η ράβδος από Plexiglas αποκτά πλεόνασμα ηλεκτρονίων, που έχουν αρνητικό φορτίο. Αυτά τα ηλεκτρόνια αποσπώνται από το μάλλινο ύφασμα, που μένει με έλλειμμα ηλεκτρονίων και θετικό φορτίο συνολικά. Το ολικό ηλεκτρικό φορτίο και στα δύο σώματα δεν αλλάζει (Αρχή Διατήρησης Ηλεκτρικού Φορτίου). Όταν πλησιάσουμε τη ράβδο από Plexiglas (φορτισμένη αρνητικά) στον αγώγιμο κώνο, θα απωθήσει από την επιφάνειά του τα ελεύθερα ηλεκτρόνια τα οποία θα κινηθούν προς τη γη και ο κώνος θα φορτιστεί θετικά (δείκτης ηλεκτρομέτρου προς τα δεξιά).