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La forme de dôme de la partie supérieure du générateur de Van de Graaff est idéal pour assurer une répartition uniforme de la charge et de maximiser le potentiel. Les arêtes vives, des points ou des irrégularités peuvent causer la charge à fuir loin dans l'air. C'est pourquoi les peignes métalliques sont utilisés - les dents permettent électrons de se déplacer facilement vers ou depuis le peigne pour atteindre une grande accumulation de charge sur le dôme. Le générateur de prototype utilisé une boîte de conserve à la place d'un dôme, mais ce fut bientôt améliorée.
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Générateurs Van de Graaff ont également des applications sérieuses. Ils sont parfois utilisés pour générer les énormes tensions nécessaires pour les accélérateurs de particules qui sont utilisés pour étudier les forces fondamentales de la nature. Un générateur de Van de Graaff géré par l'Université nationale australienne à cet effet produit une différence de potentiel de 15 millions de volts.
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Il est possible de construire des générateurs qui produisent des tensions beaucoup plus grandes. Un grand générateur de Van de Graaff peut produire une différence de potentiel de millions de volts. Le plus grand générateur de démonstration jamais construit se trouve à 40 pieds (12,19 m) de hauteur et peut générer des différences de potentiel de 5 millions de volts ou plus, en produisant des étincelles ressemblant à la foudre qui sont plusieurs pieds de long.
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Si le rouleau supérieur est en métal et le rouleau de matière plastique inférieure, le frottement de la courroie contre le rouleau de matière plastique va provoquer électrons à décaper de la matière plastique sur la bande, de sorte qu'une charge négative s'accumule sur la courroie pendant que le rouleau est laissé avec  une charge positive. Électrons du peigne inférieure sont attirés par le rouleau chargé positivement et certains vont sauter vers elle, mais sont empêchés d'y accéder par la bande isolante, qui acquiert alors une charge négative encore plus grande. Dans la partie supérieure du dispositif, les électrons dans le peigne s'éloignent de la courroie chargée négativement et sur le dôme de métal, destinée à être remplacée par des électrons de la bande. Ainsi, il existe un transfert continu d'électrons à partir du rouleau inférieur - par l'intermédiaire de la courroie et un peigne supérieur - au dôme de métal, qui acquiert une charge négative importante. Si les positions des rouleaux sont inversés, le dôme acquiert une charge positive.
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Un générateur de Van de Graaff utilise triboélectricité - la création d'une charge électrique à travers deux matériaux différents frottant, souvent désigné comme l'électricité statique - pour générer une différence de potentiel qui peut produire une décharge à haute tension. La machine a été développée par le Dr Robert J. Van de Graaff au début des années 1930, même si elle a été précédée par un certain nombre de dispositifs qui ont travaillé sur des principes similaires. Le "moteur" pour le générateur de Van de Graaff utilise deux rouleaux faits de matériaux différents - généralement métalliques et plastiques - reliés par une courroie en caoutchouc ou en un autre matériau isolant, suspendu verticalement entre eux et entraînés par un moteur. Un peigne en métal, la terre à la terre, est positionné avec les dents vers le rouleau inférieur. Dans la partie supérieure du générateur, un autre peigne métallique est positionné de manière similaire, avec les dents à proximité de la roulette supérieure, et reliée à un dôme de métal.
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Générateurs Van de Graaff se trouvent couramment dans les laboratoires de l'école et collège physique: ceux-ci peuvent générer des différences de potentiel de plus de 100 000 volts. Une manifestation populaire implique provoquant les cheveux des étudiants bénévoles de se tenir sur la fin quand ils touchent le dôme;  les poils acquièrent la même charge et se repoussent les uns les autres. Ce type de générateur peut également produire des étincelles assez importantes comme les électrons sautent d'un objet à proximité. En pointant un doigt près de la coupole, une étincelle jusqu'à plusieurs centimètres de longueur peut être fait pour sauter entre le dôme et le doigt, ce qui entraîne un léger choc électrique. Bien que de très grandes tensions peuvent être générées par ces dispositifs, le courant est trop faible pour présenter un risque quelconque.
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