Générateur de Van de Graaff


	Chapitre 1. Principe du VDG

	Chapitre 2. La réalisation mécanique

	Chapitre 3. La commande du moteur

	Chapitre 4. Conclusion

Chapitre 1. Principe du VDG

Le générateur de Van De Graaff est basé sur le principe de la triboélectricité.
La triboélectricité caractérise le transfert de charges électriques par frottement entre deux matériaux différents.

Le modèle de VDG que nous avons réalisé est dit "auto-excité".
Il ne dispose d'aucune source haute tension pour créer des charges électriques.
C'est une pompe de charge électrostatique.

Certains matériaux ont la particularité de perdre des électrons lorsqu'ils sont soumis à friction, d'autres au contraire en gagneront.
De ce fait, certains métriaux se chargent positivement, alors que d'autres se chargent négativement.

Cette notion s'applique aussi aux transferts de charges par contacts suivis de séparations entre deux matériaux, ce qui est le cas pour une transmission poulie/courroie.

Quelques matériaux triboélectriques

Dans notre réalisation, la poulie basse est recouverte d'aluminium et la poulie haute est en polyéthylène.
Ces matériaux sont faciles à trouver et on peut les usiner facilement.
Dans cette configuration, la sphère se charge négativement.
Si on inverse les deux poulies, la sphère se chargera positivement.

La courroie en latex sert au transfert des charges électriques entre les deux matériaux constituant les poulies.
Les charges électriques sont générées lorsque la courroie se sépare de la poulie.
C'est donc à l'endroit de ces séparations que se situent les peignes collecteurs de charges.

Effet triboélectrique par transmission poulie/courroie

La sphère creuse accumule les charges électriques sur sa surface externe et atteint un potentiel très élevé, qui dépend de son diamètre. La tension maximale théorique est de 30kV/cm de rayon, soit 780kV pour une sphère de 26cm de rayon !

Cette tension théorique n'est jamais atteinte, parce que la sphère n'est jamais idéale.
(Irrégularités de surface, ouverture pour laisser passer la poulie haute, pertes silencieuses etc.)

Plus la sphère a un diamètre important, plus la tension sera élevée et l'effet spectaculaire.
Le temps que met la sphère pour se charger dépend également de son diamètre et de la vitesse de rotation du moteur.
Un temps de charge relativement court, impose une vitesse de rotation du moteur importante.
Il est impératif dans ce cas, de monter des paliers à roulement sur les axes des poulies.

Schéma de principe d'un générateur de Van De Graaff