เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตหรือเครื่องจักรไฟฟ้าสถิตคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สร้างไฟฟ้าสถิตหรือไฟฟ้าที่มีแรงดันสูงและกระแสต่อเนื่อง ต่ำ ความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตมีมาตั้งแต่สมัยอารยธรรมแรกเริ่ม แต่เป็นเวลาหลายพันปีที่มันยังคงเป็นเพียงปรากฏการณ์ ที่น่าสนใจและลึกลับ โดยไม่มีทฤษฎีใดมาอธิบายพฤติกรรมของมัน และมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นแม่เหล็ก จนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 17 นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการผลิตไฟฟ้าโดยใช้แรงเสียดทานได้สำเร็จ แต่การพัฒนาเครื่องจักรไฟฟ้าสถิตอย่างจริงจังเพิ่งเริ่มต้นในศตวรรษที่ 18 เมื่อมันกลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานในการศึกษาเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าแขนง ใหม่

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตทำงานโดยใช้พลังงานจากแรงคน (หรือพลังงานอื่น ๆ) เพื่อแปลงงานเชิงกลเป็นพลังงานไฟฟ้าหรือใช้กระแสไฟฟ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบใช้แรงคนจะสร้างประจุไฟฟ้าสถิต ที่มีเครื่องหมายตรงข้ามกันบนตัวนำสองตัว โดยใช้เพียงแรงไฟฟ้า และทำงานโดยใช้แผ่นโลหะ ดรัม หรือสายพานที่เคลื่อนที่เพื่อนำประจุไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้าที่ มีศักย์ไฟฟ้า สูง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตมักใช้ในห้องเรียนวิทยาศาสตร์เพื่อสาธิตแรงทางไฟฟ้าและปรากฏการณ์แรงดันสูงได้อย่างปลอดภัย ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงที่เกิดขึ้นยังถูกนำไปใช้ในงานประยุกต์ต่างๆ มากมาย เช่น การทำงานของหลอดเอ็กซ์เรย์เครื่องเร่งอนุภาค สเปก โทรส โกปี การใช้งานทางการแพทย์ การฆ่าเชื้ออาหาร และการทดลองฟิสิกส์นิวเคลียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต เช่นเครื่องกำเนิดแวน เดอ กราฟฟ์และแบบต่างๆ เช่นเพลเลตรอนยังถูกนำไปใช้ในการวิจัยทางฟิสิกส์อีกด้วย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ได้ตามวิธีการสร้างประจุ:

• เครื่องจักรแบบใช้แรงเสียดทานอาศัยปรากฏการณ์ไตรโบอิเล็กทริก (ไฟฟ้าที่เกิดจากการสัมผัสหรือแรงเสียดทาน)
• เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าใช้หลักการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต
• คนอื่น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตรุ่นแรกเรียกว่าเครื่องจักรแรงเสียดทานเนื่องจากมีแรงเสียดทานในกระบวนการสร้าง เครื่องจักรแรงเสียดทานแบบดั้งเดิมถูกประดิษฐ์ขึ้นราวปี ค.ศ. 1663 โดยOtto von Guerickeโดยใช้ลูกโลกกำมะถันที่สามารถหมุนและถูด้วยมือได้ อาจไม่ได้หมุนจริง ๆ ในระหว่างการใช้งาน และไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อผลิตไฟฟ้า (แต่เป็น "คุณธรรมแห่งจักรวาล") ^{[ 1 ]}แต่เป็นแรงบันดาลใจให้เครื่องจักรรุ่นหลัง ๆ ที่ใช้ลูกโลกหมุนได้ไอแซค นิวตันสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบดั้งเดิมของตนเอง โดยเป็นคนแรกที่ใช้ลูกโลกแก้วแทนลูกโลกกำมะถัน^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}ราวปี ค.ศ. 1706 Francis Hauksbeeได้ปรับปรุงการออกแบบพื้นฐาน^{[ 5 ]}ด้วยเครื่องจักรไฟฟ้าแรงเสียดทานของเขาที่ทำให้ลูกโลกแก้วสามารถหมุนได้อย่างรวดเร็วกับผ้าขนสัตว์^{[ 6 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเมื่อประมาณปี ค.ศ. 1730 ศาสตราจารย์เกออร์ก มัทธิอัส โบสแห่งเมืองวิทเทนเบิร์ก ได้เพิ่มตัวนำรวม (ท่อหรือทรงกระบอกหุ้มฉนวนที่รองรับด้วยเส้นไหม) โบสเป็นคนแรกที่ใช้ " ตัวนำหลัก " ในเครื่องจักรดังกล่าว ซึ่งประกอบด้วยแท่งเหล็กที่ถืออยู่ในมือของบุคคลที่ร่างกายถูกหุ้มฉนวนโดยการยืนอยู่บนแท่งเรซิน

ในปี ค.ศ. 1746 เครื่องจักรของ วิลเลียม วัตสันมีล้อขนาดใหญ่ที่หมุนลูกแก้วหลายลูก โดยมีดาบและลำกล้องปืนแขวนอยู่จากเชือกไหมเป็นตัวนำหลักโยฮันน์ ไฮน์ริช วิงเคลอร์ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ไลป์ซิกได้เปลี่ยนมือเป็นเบาะหนัง ในปี ค.ศ. 1746 ยาน อิงเกนเฮาซ์ได้ประดิษฐ์เครื่องจักรไฟฟ้าที่ทำจากกระจกแผ่น^{[ 7 ]}การทดลองกับเครื่องจักรไฟฟ้าได้รับความช่วยเหลืออย่างมากจากการประดิษฐ์ขวดไลเดน ตัวเก็บประจุรูปแบบแรกนี้มีการเคลือบตัวนำไฟฟ้าทั้งสองด้านของกระจก สามารถสะสมประจุไฟฟ้าได้เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า

เครื่องจักรไฟฟ้าได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในเวลาต่อมาโดยแอนดรูว์ (แอนเดรียส) กอร์ดอนชาวสก็อตและศาสตราจารย์ที่เมืองแอร์ฟูร์ท ซึ่งได้เปลี่ยนจากลูกโลกแก้วเป็นทรงกระบอกแก้ว และโดยกีสซิงแห่งไลป์ซิก ซึ่งได้เพิ่ม "ยาง" ที่ประกอบด้วยเบาะผ้าขนสัตว์ เบนจามิน วิลสัน ได้เพิ่มตัวเก็บประจุซึ่งประกอบด้วยจุดโลหะหลายจุดลงในเครื่องจักร ราวปี 1746 และในปี 1762 จอห์น แคนตันแห่งอังกฤษ (ผู้ประดิษฐ์เครื่องวัดไฟฟ้าสถิตแบบลูกบอลพิธตัวแรกด้วย) ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องจักรไฟฟ้าโดยการโรยโลหะผสมดีบุกบนพื้นผิวของยาง^{[ 8 ]}ในปี 1768 เจสซี แรมส์เดนได้สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแผ่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

ในปี ค.ศ. 1783 มาร์ติน ฟาน มารุม นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ จากเมืองฮาร์เล็ม ได้ออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่คุณภาพสูง โดยใช้แผ่นกระจกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.65 เมตร สำหรับการทดลองของเขา เครื่องนี้สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ทั้งสองขั้ว และถูกสร้างขึ้นภายใต้การดูแลของเขาโดยจอห์น คัทเบิร์ตสันจากอัมสเตอร์ดัมในปีถัดมา ปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์เทย์เลอร์ในเมืองฮาร์เล็ม

ในปี ค.ศ. 1785 เอ็น. รูแลนด์ ได้สร้างเครื่องจักรที่ใช้สายพานไหมซึ่งเสียดสีกับท่อสองท่อที่ต่อลงดินและหุ้มด้วยขนกระต่าย ต่อมา ในปี ค.ศ. 1787 เอ็ดเวิร์ด แนร์นได้พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตเพื่อใช้ในทางการแพทย์ ซึ่งสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ทั้งบวกและลบ โดยกระแสไฟฟ้าบวกจะมาจากตัวนำหลักที่ต่อกับจุดเก็บประจุ และกระแสไฟฟ้าลบจะมาจากตัวนำหลักอีกตัวที่ต่อกับแผ่นเสียดสีเครื่องจักรของวินเทอร์มีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องจักรเสียดสีรุ่นก่อนๆ

ในช่วงทศวรรษ 1830 จอร์จ โอห์มครอบครองเครื่องจักรที่คล้ายกับเครื่องจักรของแวน มารุม เพื่อการวิจัยของเขา (ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่พิพิธภัณฑ์เยอรมันเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี) ในปี 1840 เครื่องจักรของวูดเวิร์ดได้รับการพัฒนาโดยการปรับปรุงเครื่องจักรของแรมส์เดนในปี 1768 โดยวางตัวนำหลักไว้เหนือแผ่นดิสก์ นอกจากนี้ ในปีเดียวกันนั้นเครื่องจักรไฟฟ้าพลังน้ำของอาร์มสตรองก็ได้รับการพัฒนาขึ้น โดยใช้ไอน้ำเป็นตัวนำประจุ

การมีประจุบนพื้นผิวไม่สมดุลหมายความว่าวัตถุจะแสดงแรงดึงดูดหรือแรงผลัก ประจุบนพื้นผิวที่ไม่สมดุลนี้ ซึ่งนำไปสู่ไฟฟ้าสถิต สามารถเกิดขึ้นได้จากการสัมผัสพื้นผิวที่แตกต่างกันสองพื้นผิวเข้าด้วยกันแล้วแยกออกจากกันเนื่องจากปรากฏการณ์ของผลกระทบจากการเสียดสี การถูวัตถุที่ไม่นำไฟฟ้าสองชิ้นเข้าด้วยกันสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตได้เป็นจำนวนมาก นี่ไม่ใช่ผลจากแรงเสียดทาน พื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าสองพื้นผิวสามารถมีประจุได้เพียงแค่นำมาวางซ้อนกัน เนื่องจากพื้นผิวส่วนใหญ่มีลักษณะหยาบ จึงใช้เวลานานกว่าที่จะเกิดประจุจากการสัมผัสมากกว่าการถู การถูวัตถุเข้าด้วยกันจะเพิ่มปริมาณการสัมผัสแบบยึดติดระหว่างพื้นผิวทั้งสอง โดยปกติแล้วฉนวนเช่น สารที่ไม่นำไฟฟ้า จะสามารถสร้างและกักเก็บประจุบนพื้นผิวได้ดี ตัวอย่างของสารเหล่านี้ได้แก่ยาง พลาสติกแก้วและแก่นไม้วัตถุที่นำไฟฟ้า เมื่อสัมผัสกันจะสร้างประจุที่ไม่สมดุลเช่นกัน แต่จะกักเก็บประจุได้ก็ต่อเมื่อเป็น ฉนวนเท่านั้น ประจุที่ถ่ายโอนระหว่างการเกิดประจุจากการสัมผัสจะถูกเก็บไว้บนพื้นผิวของแต่ละวัตถุ โปรดทราบว่าการมีกระแสไฟฟ้าไม่ได้ลดทอนแรงไฟฟ้าสถิต การเกิดประกายไฟการปล่อยประจุโคโรนาหรือปรากฏการณ์อื่นๆ ทั้งสองปรากฏการณ์สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันในระบบเดียวกันได้

เครื่องจักรแบบใช้แรงเสียดทานนั้น เมื่อเวลาผ่านไป ก็ค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยเครื่องมือประเภทที่สองที่กล่าวถึงข้างต้น นั่นคือเครื่องจักรแบบใช้แรงเหนี่ยวนำเครื่องมือเหล่านี้ทำงานโดยการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตและแปลงงานเชิงกลเป็นพลังงานไฟฟ้าสถิตโดยอาศัยประจุเริ่มต้นเล็กน้อยซึ่งจะถูกเติมเต็มและเสริมแรงอย่างต่อเนื่อง แนวคิดแรกเริ่มของเครื่องจักรแบบใช้แรงเหนี่ยวนำดูเหมือนจะเกิดขึ้นจากการประดิษฐ์อิเล็กโทรฟอรัสของโวลตา อิเล็ก โทรฟอรัสเป็น ตัวเก็บประจุแบบแผ่นเดียวที่ใช้สร้างความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าผ่านกระบวนการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต

ขั้นตอนต่อไปคือ เมื่ออับราฮัม เบนเน็ตผู้ประดิษฐ์เครื่องวัดประจุไฟฟ้า แบบแผ่นทองคำ ได้อธิบายถึง " เครื่องเพิ่มประจุไฟฟ้า " (Phil. Trans., 1787) ว่าเป็นอุปกรณ์ที่คล้ายกับเครื่องวัดประจุไฟฟ้าแบบแผ่นทองคำ แต่สามารถขยายประจุขนาดเล็กได้โดยการใช้แผ่นฉนวนสามแผ่นทำการเคลื่อนที่ซ้ำๆ ด้วยมือ เพื่อให้สามารถสังเกตได้ในเครื่องวัดประจุไฟฟ้า ในปี 1788 วิลเลียม นิโคลสันได้เสนอเครื่องเพิ่มประจุไฟฟ้าแบบหมุน ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องจักรแบบใช้แรงหมุนเครื่องแรก เครื่องมือของเขาถูกอธิบายว่าเป็น "เครื่องมือที่สร้างสถานะไฟฟ้าสองสถานะโดยการหมุนกว้านโดยไม่มีแรงเสียดทานหรือการสัมผัสกับพื้นดิน" (Phil. Trans., 1788, หน้า 403) ต่อมานิโคลสันได้อธิบายถึงอุปกรณ์ "ตัวเก็บประจุแบบหมุน" ว่าเป็นเครื่องมือที่ดีกว่าสำหรับการวัด

Erasmus Darwin , W. Wilson, GC Bohnenberger และ (ต่อมาในปี 1841) JCE Péclet ได้พัฒนาการดัดแปลงต่างๆ ของอุปกรณ์ของ Bennet ในปี 1787 Francis Ronaldsได้ทำให้กระบวนการสร้างอัตโนมัติในปี 1816 โดยการดัดแปลงลูกตุ้มเป็นหนึ่งในแผ่นที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกนาฬิกาหรือเครื่องยนต์ไอน้ำ – เขาสร้างอุปกรณ์นี้ขึ้นเพื่อจ่ายพลังงานให้กับโทรเลขไฟฟ้า ของเขา ^{[ 9 ] [ 10 ]}

นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รวมถึงที. คาวาลโล (ผู้พัฒนา " ตัวคูณคาวาลโล " ซึ่งเป็นตัวคูณประจุโดยใช้การบวกอย่างง่าย ในปี 1795) จอห์น รีดชาร์ลส์ เบอร์นาร์ด เดสอร์มส์และฌอง นิโคลัส ปิแอร์ ฮาเช็ตต์ได้พัฒนาตัวคูณประจุแบบหมุนได้ในรูปแบบต่างๆ เพิ่มเติม ในปี 1798 กอตต์ลีบ คริสตอฟ โบเนนเบอร์เกอร์ นักวิทยาศาสตร์และนักเทศน์ชาวเยอรมัน ได้อธิบายเครื่องจักรโบเนนเบอร์เกอร์พร้อมกับตัวคูณประจุแบบเบนเน็ตและนิโคลสันอีกหลายตัวในหนังสือเล่มหนึ่ง ตัวคูณประจุที่น่าสนใจที่สุดเหล่านี้ได้รับการอธิบายไว้ใน "Annalen der Physik" (1801) จูเซปเป เบลลีในปี 1831 ได้พัฒนาตัวคูณประจุแบบสมมาตรอย่างง่าย ซึ่งประกอบด้วยแผ่นโลหะโค้งสองแผ่น โดยมีแผ่นโลหะคู่หนึ่งหมุนอยู่ระหว่างแผ่นทั้งสองแผ่นนั้น บนแกนฉนวน นี่เป็นเครื่องจักรแบบสมมาตรเครื่องแรกที่มีโครงสร้างเหมือนกันสำหรับขั้วทั้งสอง อุปกรณ์นี้ได้รับการคิดค้นขึ้นใหม่หลายครั้ง โดยซี. เอฟ. วาร์ลีย์ซึ่งจดสิทธิบัตรเวอร์ชันกำลังสูงในปี 1860 โดยลอร์ด เคลวิน (เครื่อง "เติมหมึก") ในปี 1868 และโดย เอ. ดี. มัวร์ (เครื่อง "ไดรอด") ในช่วงไม่นานมานี้ ลอร์ด เคลวินยังได้คิดค้นเครื่องจักรที่ผสมผสานระหว่างเครื่องจักรแบบใช้แรงดึงดูดและเครื่องจักรแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าเครื่องบดแบบหนูสำหรับใช้ในการสร้างประจุไฟฟ้าให้กับหมึกร่วมกับเครื่องบันทึกแบบไซฟอน ของเขา และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบหยดน้ำ (1867) ซึ่งเขาเรียกว่า " เครื่องควบแน่นแบบหยดน้ำ "

ระหว่างปี ค.ศ. 1864 ถึง 1880 ดับเบิลยู.ที.บี. โฮลทซ์ได้สร้างและอธิบายเครื่องจักรแบบใช้แรงดึงดูดจำนวนมาก ซึ่งถือเป็นการพัฒนาที่ล้ำหน้าที่สุดในยุคนั้นเครื่องจักรของโฮลทซ์มีรูปแบบหนึ่งคือ แผ่นกระจกที่ติดตั้งอยู่บนแกนแนวนอน ซึ่งสามารถทำให้หมุนด้วยความเร็วสูงได้โดยใช้เฟืองทดกำลัง โดยทำงานร่วมกับแผ่นเหนี่ยวนำที่ติดตั้งอยู่ในแผ่นดิสก์คงที่ที่อยู่ใกล้เคียง ในปี ค.ศ. 1865 ออกัสต์ เจ.ไอ. โทปเลอร์ได้พัฒนาเครื่องจักรแบบใช้แรงดึงดูดซึ่งประกอบด้วยแผ่นดิสก์สองแผ่นที่ยึดอยู่บนเพลาเดียวกันและหมุนไปในทิศทางเดียวกัน ในปี ค.ศ. 1868 เครื่องจักรของชเวดอฟฟ์มีโครงสร้างที่แปลกประหลาดเพื่อเพิ่มกระแสไฟฟ้าขาออก นอกจากนี้ ในปี ค.ศ. 1868 ยังมีการพัฒนาเครื่องจักรแบบผสมผสานระหว่างแรงเสียดทานและแรงดึงดูดหลายเครื่อง รวมถึงเครื่องจักรของคุนด์ทและเครื่องจักรของคาร์เรในปี ค.ศ. 1866 เครื่องจักรของพิเช (หรือเครื่องจักรของเบิร์ตช์ ) ได้รับการพัฒนาขึ้น ในปี ค.ศ. 1869 เอช. จูเลียส สมิธ ได้รับสิทธิบัตรของอเมริกาสำหรับอุปกรณ์พกพาและปิดสนิทที่ออกแบบมาเพื่อจุดดินปืน นอกจากนี้ ในปี ค.ศ. 1869 Poggendorffได้ทำการวิจัยเครื่องจักรไร้ภาคส่วนในประเทศเยอรมนี

การทำงานและประสิทธิภาพของเครื่องจักรแบบใช้แรงดึงดูดได้รับการศึกษาเพิ่มเติมโดยF. Rossetti , A. RighiและFriedrich Kohlrauschนอกจาก นี้ EEN Mascart , A. RoitiและE. Bouchotteก็ได้ตรวจสอบประสิทธิภาพและกำลังการผลิตกระแสไฟฟ้าของเครื่องจักรแบบใช้แรงดึงดูดเช่นกัน ในปี 1871 Musaeus ได้ทำการศึกษาเครื่องจักรแบบไร้ภาคส่วน ในปี 1872 เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าของ Righiได้รับการพัฒนาขึ้นและเป็นหนึ่งในต้นแบบแรกๆ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff ในปี 1873 Leyser ได้พัฒนาเครื่องจักร Leyserซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของเครื่องจักร Holtz ในปี 1880 Robert Voss (ผู้ผลิตเครื่องมือในเบอร์ลิน) ได้คิดค้นเครื่องจักรแบบหนึ่งซึ่งเขาอ้างว่าได้รวมหลักการของ Toepler และ Holtz เข้าด้วยกัน โครงสร้างเดียวกันนี้จึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อเครื่องจักร Toepler–Holtz

ในปี ค.ศ. 1878 เจมส์ วิมส์เฮิร์สต์นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษเริ่มศึกษาเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต โดยปรับปรุงเครื่องของโฮลทซ์ให้เป็นรุ่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยแผ่นดิสก์หลายแผ่น เครื่องวิมส์เฮิร์สต์แบบคลาสสิก ซึ่งกลายเป็นเครื่องเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้รับการรายงานต่อชุมชนวิทยาศาสตร์ในปี ค.ศ. 1883 แม้ว่าก่อนหน้านี้โฮลทซ์และมูเซอุสจะเคยอธิบายถึงเครื่องที่มีโครงสร้างคล้ายกันมาก่อนแล้วก็ตาม ในปี ค.ศ. 1885 เครื่องวิมส์เฮิร์สต์ขนาดใหญ่ที่สุดเครื่องหนึ่งถูกสร้างขึ้นในประเทศอังกฤษ (ปัจจุบันอยู่ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมชิคาโก ) เครื่องวิมส์เฮิร์สต์เป็นเครื่องที่ค่อนข้างง่าย มันทำงานเช่นเดียวกับเครื่องเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตอื่นๆ โดยใช้การเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งหมายความว่ามันใช้ประจุที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยเพื่อสร้างและสะสมประจุมากขึ้น และทำซ้ำกระบวนการนี้ตราบเท่าที่เครื่องยังทำงานอยู่ เครื่องวิมส์เฮิร์สต์ประกอบด้วย: แผ่นดิสก์ฉนวนสองแผ่นที่ติดอยู่กับรอกที่มีการหมุนในทิศทางตรงกันข้าม แผ่นดิสก์มีแผ่นนำไฟฟ้าขนาดเล็ก (โดยปกติเป็นโลหะ) อยู่ด้านนอก แปรงสองอันที่ทำหน้าที่เป็นตัวรักษาเสถียรภาพประจุและยังเป็นบริเวณที่เกิดการเหนี่ยวนำ ทำให้เกิดประจุใหม่ที่จะถูกเก็บรวบรวม หวีเก็บประจุสองคู่ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าที่ผลิตโดยเครื่องจักรตามชื่อเรียก ขวดเลย์เดนสองใบ ซึ่งเป็นตัวเก็บประจุของเครื่องจักร และขั้วไฟฟ้าหนึ่งคู่ สำหรับการถ่ายโอนประจุเมื่อสะสมประจุได้เพียงพอแล้ว โครงสร้างและส่วนประกอบที่เรียบง่ายของเครื่องวิมส์เฮิร์สต์ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับการทดลองหรือการสาธิตไฟฟ้าสถิตแบบทำเองที่บ้าน คุณลักษณะเหล่านี้เป็นปัจจัยที่ทำให้ได้รับความนิยม ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้^{[ 11 ]}

ในปี พ.ศ. 2430 ไวน์โฮลด์ได้ดัดแปลงเครื่องเลเซอร์ด้วยระบบตัวเหนี่ยวนำแท่งโลหะแนวตั้งที่มีกระบอกไม้ใกล้กับแผ่นดิสก์เพื่อหลีกเลี่ยงการกลับขั้ว เอ็มแอล เลบิเอซได้อธิบายเครื่องเลบิเอซซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นเครื่องวอสส์ แบบง่าย ( L'Électricien , เมษายน พ.ศ. 2438, หน้า 225–227) ในปี พ.ศ. 2436 หลุยส์ โบเน็ตติได้จดสิทธิบัตรเครื่องที่มีโครงสร้างเหมือนเครื่องวิมส์เฮิร์สต์ แต่ไม่มีส่วนโลหะในแผ่นดิสก์^{[ 12 ] [ 13 ]}เครื่องนี้มีกำลังมากกว่ารุ่นที่มีส่วนประกอบเป็นแผ่นอย่างมาก แต่โดยปกติแล้วจะต้องเริ่มต้นด้วยประจุที่ป้อนจากภายนอก

ในปี ค.ศ. 1898 เครื่องจักร Pidgeonถูกพัฒนาขึ้นด้วยการจัดเรียงที่ไม่เหมือนใครโดยWR Pidgeonในวันที่ 28 ตุลาคมของปีนั้น Pidgeon ได้นำเสนอเครื่องจักรนี้ต่อสมาคมฟิสิกส์ หลังจากที่ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องจักรเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตมาหลายปี (เริ่มต้นตั้งแต่ต้นทศวรรษ) ต่อมาอุปกรณ์นี้ได้รับการรายงานในวารสารPhilosophical Magazine (ธันวาคม ค.ศ. 1898 หน้า 564) และElectrical Review (เล่มที่ XLV หน้า 748) เครื่องจักร Pidgeon มีตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตแบบคงที่ที่จัดเรียงในลักษณะที่เพิ่มผลกระทบของการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต (และผลผลิตทางไฟฟ้าของมันอย่างน้อยก็เป็นสองเท่าของเครื่องจักรประเภทเดียวกันทั่วไป [ยกเว้นเมื่อใช้งานเกินกำลัง]) คุณสมบัติที่สำคัญของเครื่องจักร Pidgeon คือ หนึ่ง การรวมกันของฐานรองแบบหมุนและฐานรองแบบคงที่สำหรับการเหนี่ยวนำประจุ และสอง การปรับปรุงฉนวนของทุกส่วนของเครื่องจักร (โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เครื่องจักร Pidgeon เป็นการผสมผสานระหว่างเครื่องจักร Wimshurst และเครื่องจักร Voss โดยมีคุณสมบัติพิเศษที่ปรับปรุงเพื่อลดปริมาณการรั่วไหลของประจุ เครื่องจักร Pidgeon สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ง่ายกว่าเครื่องจักรประเภทเดียวกันที่ดีที่สุด นอกจากนี้ Pidgeon ยังได้วิจัยเครื่องจักรแบบ "triplex" ที่มีกระแสไฟฟ้าสูงกว่า (หรือ "เครื่องจักรคู่ที่มีแผ่นดิสก์กลางแผ่นเดียว") พร้อมเซกเตอร์แบบปิด (และต่อมาได้รับสิทธิบัตรของอังกฤษหมายเลข 22517 (1899) สำหรับเครื่องจักรประเภทนี้)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายแผ่นดิสก์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้าสถิตแบบ "ไตรเพล็กซ์" (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีแผ่นดิสก์สามแผ่น) ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ในปี 1900 เอฟ. ทัดส์เบอรีค้นพบว่าการห่อหุ้มเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้ในห้องโลหะที่มีอากาศอัดหรือที่ดีกว่านั้นคือคาร์บอนไดออกไซด์จะใช้คุณสมบัติการเป็นฉนวนของก๊าซอัดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นอย่างมาก เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าพังทลายของก๊าซอัดเพิ่มขึ้นและการรั่วไหลผ่านแผ่นและตัวรองรับฉนวนลดลง ในปี 1903 อัลเฟรด เวห์ร์เซนได้จด สิทธิบัตรแผ่นดิสก์หมุน อีโบไนต์ที่มีส่วนฝังอยู่พร้อมหน้าสัมผัสแบบปุ่มที่พื้นผิวแผ่นดิสก์ ในปี 1907 ไฮน์ริช วอมเมลส์ดอร์ฟรายงานการดัดแปลงเครื่องของโฮลทซ์โดยใช้แผ่นดิสก์นี้และตัวเหนี่ยวนำที่ฝังอยู่ในแผ่นเซลลูลอยด์ (DE154175; " เครื่องเวห์ร์เซน ") วอมเมลส์ดอร์ฟยังได้พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้าสถิตประสิทธิภาพสูงหลายเครื่อง ซึ่งเครื่องที่รู้จักกันดีที่สุดคือ "เครื่องคอนเดนเซอร์" ของเขา (1920) เครื่องเหล่านี้เป็นเครื่องแบบดิสก์เดี่ยว โดยใช้ดิสก์ที่มีเซกเตอร์ฝังตัวซึ่งเข้าถึงได้ที่ขอบ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแวนเดอกราฟฟ์ถูกคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน โรเบิร์ต เจ. แวนเดอกราฟฟ์ในปี 1929 ที่MITในฐานะเครื่องเร่งอนุภาค^{[ 14 ]}แบบจำลองแรกได้รับการสาธิตในเดือนตุลาคม 1929 ในเครื่องแวนเดอกราฟฟ์ สายพานฉนวนจะขนส่งประจุไฟฟ้าไปยังภายในขั้วไฟฟ้าแรงสูงที่เป็นโลหะกลวงหุ้มฉนวน ซึ่งประจุจะถูกถ่ายโอนไปยังขั้วโดยใช้ "หวี" ของจุดโลหะ ข้อดีของการออกแบบคือ เนื่องจากไม่มีสนามไฟฟ้าภายในขั้ว ประจุบนสายพานจึงสามารถถูกปล่อยไปยังขั้วได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะสูงเพียงใด ดังนั้นข้อจำกัดเพียงอย่างเดียวของแรงดันไฟฟ้าในเครื่องคือการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศที่อยู่ติดกับขั้ว ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าที่ขั้วเกินความแข็งแรงของไดอิเล็กตริกของอากาศ ประมาณ 30 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร เนื่องจากสนามไฟฟ้าสูงสุดเกิดขึ้นที่จุดและขอบที่แหลมคม ขั้วจึงทำในรูปทรงทรงกลมกลวงเรียบ ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่เท่าใด แรงดันไฟฟ้าที่ได้ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เครื่องจักรเครื่องแรกใช้ริบบิ้นไหมที่ซื้อจากร้านขายของเบ็ดเตล็ดเป็นสายพานลำเลียงประจุ ในปี 1931 มีการอธิบายถึงรุ่นที่สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ถึง 1,000,000 โวลต์ในเอกสารการจดสิทธิบัตร

เครื่องกำเนิดอนุภาคแวน เดอ กราฟฟ์ (Van de Graaff generator) เป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ประสบความสำเร็จ โดยให้พลังงานสูงสุดจนกระทั่งช่วงปลายทศวรรษ 1930 เมื่อ เครื่อง ไซโคลตรอน (cyclotron)เข้ามาแทนที่ แรงดันไฟฟ้าในเครื่องแวน เดอ กราฟฟ์แบบเปิดโล่งนั้นถูกจำกัดไว้ที่ไม่กี่ล้านโวลต์เนื่องจากการแตกตัวของอากาศ แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นถึงประมาณ 25 เมกะโวลต์ สามารถทำได้โดยการปิดล้อมเครื่องกำเนิดไว้ภายในถังบรรจุก๊าซฉนวนที่มีความดันสูง เครื่องเร่งอนุภาคแวน เดอ กราฟฟ์ประเภทนี้ยังคงใช้ในทางการแพทย์และการวิจัยอยู่ นอกจากนี้ยังมีการคิดค้นรูปแบบอื่นๆ สำหรับการวิจัยทางฟิสิกส์ เช่น เพลเลตรอน (Pelletron ) ซึ่งใช้โซ่ที่มีข้อต่อสลับกันระหว่างฉนวนและตัวนำสำหรับการขนส่งประจุ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแวนเดอแกรฟฟ์ขนาดเล็กมักใช้ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์เพื่อสาธิตหลักการของไฟฟ้าสถิต การสาธิตที่นิยมคือการให้คนแตะขั้วไฟฟ้าแรงสูงขณะยืนอยู่บนฐานรองที่เป็นฉนวน แรงดันไฟฟ้าสูงจะทำให้เส้นผมของคนนั้นเกิดประจุไฟฟ้า ทำให้เส้นผมตั้งขึ้นจากศีรษะ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตไม่ได้อาศัยปรากฏการณ์ไตรโบอิเล็กทริกหรือการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตเสมอไป ประจุไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้จากกระแสไฟฟ้าโดยตรง ตัวอย่างเช่น เครื่องสร้างไอออนและปืน ESD

เครื่องกำเนิดลมไอออนแบบไร้ใบพัดไฟฟ้าสถิตEWICON ได้รับการพัฒนาโดยคณะวิศวกรรมไฟฟ้า คณิตศาสตร์ และวิทยาการคอมพิวเตอร์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ (TU Delft) ตั้งอยู่ใกล้กับ Mecanoo บริษัทสถาปัตยกรรม ผู้พัฒนาหลักคือ Johan Smit และ Dhiradj Djairam นอกจากลมแล้ว ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวใดๆ มันทำงานโดยอาศัยลมพัดพาอนุภาคประจุจากตัวเก็บรวบรวม^{[ 15 ]}การออกแบบนี้มีประสิทธิภาพต่ำ^{[ 16 ]}

เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับ EWICON ได้ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในกังหันลมของเนเธอร์แลนด์^{[ 17 ] [ 18 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ถูกนำมาใช้ บางครั้งก็อย่างไม่เหมาะสมและก่อให้เกิดข้อถกเถียง เพื่อสนับสนุน การวิจัยทาง วิทยาศาสตร์นอกกระแส ต่างๆ ในปี 1911 จอร์จ ซามูเอล พิกก็อตต์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องจักรคู่ขนาดกะทัดรัดที่บรรจุอยู่ในกล่องความดันสำหรับการทดลองเกี่ยวกับการส่งโทรเลขทางวิทยุและ " แรงต้านแรงโน้มถ่วง " ต่อมา (ในทศวรรษ 1960) เครื่องจักรที่รู้จักกันในชื่อ "เทสตาติกา" ถูกสร้างขึ้นโดยวิศวกรชาวเยอรมัน พอล ซุยส์เซ บาวแมน และได้รับการส่งเสริมโดยชุมชนชาวสวิสที่เรียกว่า เมเธอร์นิธานส์ เทสตาติกาเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้าที่พัฒนามาจากเครื่องไฟฟ้าสถิตของพิดเจียนในปี 1898 ซึ่งกล่าวกันว่าผลิต "พลังงานฟรี" ที่มีอยู่โดยตรงจากสิ่งแวดล้อม

• มอเตอร์ไฟฟ้าสถิต
• เครื่องวัดประจุไฟฟ้า (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "อิเล็กโทรสโคป")
• อิเล็กเตรต์
• ไฟฟ้าสถิต

• ก็อทลีบ คริสตอฟ โบห์เนนแบร์เกอร์ : Beschreibung unterschiedlicher Elektrizitätsverdoppler von einer neuen Einrichtung nebst einer Anzahl von Versuchen üb. เวอร์ชีเดเนอ เกเกนสเตนเด d. Elektrizitätslehre [คำอธิบายของอุปกรณ์เพิ่มกำลังไฟฟ้าสองเท่าของอุปกรณ์ใหม่ พร้อมด้วยการทดลองในหัวข้อไฟฟ้าต่างๆ] Tübingen 1798
• โฮลซ์ ดับเบิลยู. (1865) "Ueber eine neue Elektrisirmaschine" [เกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าใหม่] Annalen der Physik und Chemie (ภาษาเยอรมัน) 202 (9) ไวลีย์: 157– 171. Bibcode : 1865AnP...202..157H . ดอย : 10.1002/andp.18652020911 . ISSN  0003-3804 .
• วิลเฮล์ม โฮลทซ์: ประจุที่สูงขึ้นบนพื้นผิวฉนวนโดยการดึงด้านข้างและการถ่ายทอดหลักการนี้ไปสู่การสร้างเครื่องจักรเหนี่ยวนำ .. ใน: โยฮันน์ ป็อกเกนดอร์ฟ, ซี.จี. บาร์ธ (บรรณาธิการ): วารสารฟิสิกส์และเคมี 130, ไลป์ซิก 1867, หน้า 128–136
• วิลเฮล์ม โฮลทซ์: เครื่องจักรแห่งอิทธิพล ใน: เอฟ. โพสเก (บรรณาธิการ): วารสารฟิสิกส์และเคมี จูเลียส สปริงเกอร์ เบอร์ลิน 1904 (ปีที่สิบเจ็ด ฉบับที่สี่)
• โอ. เลห์มันน์: เทคนิคทางกายภาพของดร. เจ. ฟริก 2, Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1909, p. 797 (ตอนที่ 2)
• F. Poske: รูปแบบใหม่ของเครื่องจักรที่มีอิทธิพล ใน: F. Poske (บรรณาธิการ) สำหรับการศึกษาด้านฟิสิกส์และเคมี วารสาร Julius Springer, เบอร์ลิน 1893 (ปีที่เจ็ด ฉบับที่สอง)
• ซี.แอล. สตอง, " มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตทำงานโดยใช้สนามไฟฟ้าของโลก " ตุลาคม 1974 (PDF)
• Oleg D. Jefimenko , " มอเตอร์ไฟฟ้าสถิต: ประวัติ ประเภท และหลักการทำงาน ". Electret Scientific, Star City, 1973.
• GW Francis (ผู้เขียน) และ Oleg D. Jefimenko (บรรณาธิการ) " การทดลองทางไฟฟ้าสถิต: สารานุกรมเกี่ยวกับการทดลอง การสาธิต อุปกรณ์ และเครื่องมือทางไฟฟ้าสถิตในยุคแรก " Electret Scientific, Star City, 2005
• วี.อี. จอห์นสัน, " เครื่องจักรที่มีอิทธิพลความเร็วสูงสมัยใหม่: หลักการ โครงสร้าง และการประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพรังสี การส่งโทรเลขวิทยุ การถ่ายภาพด้วยประกายไฟ การเพาะปลูกด้วยไฟฟ้า การบำบัดด้วยไฟฟ้า การจุดระเบิดก๊าซแรงดันสูง และการทดสอบวัสดุ " ISBN B0000EFPCO
• Simon, Alfred W. (1 พฤศจิกายน 1924). "ทฤษฎีเชิงปริมาณของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบมีอิทธิพล" . Physical Review . 24 (6). American Physical Society (APS): 690– 696. Bibcode : 1924PhRv...24..690S . doi : 10.1103/physrev.24.690 . ISSN  0031-899X . PMC  1085669 . PMID  16576822 .
• เจ. คลาร์ก แม็กซ์เวลล์, ตำราว่าด้วยไฟฟ้าและแม่เหล็ก (ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2, อ็อกซ์ฟอร์ด, 1881), เล่มที่ ip 294
• โจเซฟ เดวิด เอเวอเร็ตต์ , ไฟฟ้า (ส่วนขยายของภาคที่ 3 จากหนังสือ "ปรัชญาธรรมชาติ" ของออกัสติน ปรีวาต์-เดสชาเนล ) (ลอนดอน, 1901), บทที่ 4 หน้า 20
• A. Winkelmann, Handbuch der Physik (Breslau, 1905), เล่มที่ 4 หน้า 50–58 (มีเอกสารอ้างอิงต้นฉบับจำนวนมาก)
• เจ. เกรย์, " เครื่องจักรที่มีอิทธิพลทางไฟฟ้า การพัฒนาทางประวัติศาสตร์และรูปแบบสมัยใหม่ [พร้อมคำแนะนำในการสร้าง] " (ลอนดอน, 1903). (JAF)
• Silvanus P. Thompson , The Influence Machine from Nicholson – 1788 to 1888, Journ. Soc. Tel. Eng., 1888, 17, p. 569
• จอห์น มันโร, เรื่องราวของไฟฟ้า (ฉบับอิเล็กทรอนิกส์จากโครงการกูเตนเบิร์ก)
• AD Moore (บรรณาธิการ), " ไฟฟ้าสถิตและการประยุกต์ใช้ ". Wiley, นิวยอร์ก, 1973.
• Oleg D. Jefimenko (ร่วมกับ DK Walker), " มอเตอร์ไฟฟ้าสถิต ". Phys. Teach. 9, 121–129 (1971).
• Pidgeon, WR (1892). "เครื่องจักรที่มีอิทธิพล" . Proceedings of the Physical Society of London . 12 (1). IOP Publishing: 406– 411. Bibcode : 1892PPSL...12..406P . doi : 10.1088/1478-7814/12/1/327 . ISSN  1478-7814 .
• Pidgeon, WR (1897). "เครื่องจักรที่มีอิทธิพล". การดำเนินการของสมาคมฟิสิกส์แห่งลอนดอน16 (1) . IOP Publishing: 253– 257. Bibcode : 1897PPSL...16..253P . doi : 10.1088/1478-7814/16/1/330 . ISSN  1478-7814 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ เครื่อง กำเนิดไฟฟ้าสถิต

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต – บทเรียน Java แบบโต้ตอบห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงแห่งชาติ
• เฟลมมิง, จอห์น แอมโบรส (1911). "เครื่องจักรไฟฟ้า" ในชิสโฮล์ม, ฮิวจ์ (บรรณาธิการ). สารานุกรมบริแทนนิกาเล่ม 9 (ฉบับที่ 11). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ หน้า  176–179 .
• " หลักการทำงาน: ไฟฟ้า " triquartz.co.uk