靜電感應起電機的工作原理
當順時針搖動轉輪上的搖柄時，分開的兩個小球之間會有電火花產生，同時會聽到劈裏啪啦的放電聲。這就是感應起電機的放電現象。這樣的現象是如何產生的呢？下面我們就介紹壹下它的原理。
由於在靜電序列中鋁排在銅之前，所以在圓盤轉動時鋁片與電刷上的銅絲摩擦而帶上正電荷，銅絲帶負電荷。如圖：假設剛摩擦時金屬鋁片S1帶電量為Q1，與其在同壹直徑上的鋁片S2帶電量為Q2,Q1與Q2有大小之分。如圖：
（1） 轉過90° （2） 轉過45° (3) 轉過45°
（4） 轉過45° （5） 轉過45° (6) 轉過45°
（7）
當圓盤轉過90°時，S1與反面電刷Bˊ相對，此時S2ˊ、S1ˊ分別與S1、S2相對。假設Q1>Q2，由於S1ˊ與S2ˊ之間有電刷連接，會引起自由電子移動，使得S1ˊ帶正電荷，S2ˊ帶負電荷。
當圓盤再轉過45°時，S1、S2分別順時針轉至與電極相接的懸空電刷E2、E1處，並在該處放電使E1、E2帶正電荷，這些正電荷又被積聚在萊頓瓶C1、C2中。
當圓盤再轉過45°即S1轉到與正面電刷B相對應時， S1與S1ˊ相對，S2與S2ˊ相對，剛經過放電的S1與S2恰好不再帶有電荷。S2ˊ帶負電使得S2感應帶正電，又由於與金屬刷上銅絲摩擦也使它帶正電，在二者***同作用下S2帶上了正電荷；對於S1來說,S1ˊ上的正電荷使其感應帶負電荷，由於金屬刷的連接作用，S2所帶的正電荷會導致電子移動（如圖4）使S1帶負電，這樣，雖然有摩擦產生的正電荷也會被以上兩種作用所產生的負電荷抵消，因此S1還是帶負電荷。
圓盤再轉過45°時，S1ˊ與S2ˊ恰好分別轉到懸空電刷E2ˊ與E1ˊ處。帶正電的S1ˊ在E2ˊ處放電後不再帶電，E2ˊ上的負電荷被中和使E2ˊ帶正電，這些正電荷被萊頓瓶C2積聚到放電叉T2的放電小球上；帶負電的S2ˊ在E1ˊ處放電後也不再帶電，且E1ˊ上的正電荷被中和使E1ˊ帶負電，這些負電荷被萊頓瓶C1積聚到放電叉T1的放電小球上。
如果圓盤又轉過45°， S1又與S2ˊ相遇，S2與S1ˊ相遇，且此時S1﹑S2與反面電刷Bˊ相對，S1ˊ﹑S2ˊ分別在E2、E1處放電後不再帶電。此時的電荷變化與過程（4）相似, 因此與S1相對的S2ˊ帶正電荷, 與S2相對的S1ˊ帶負電荷。
當圓盤再轉過45°，此時S1﹑S2恰好分別轉到懸空電刷E1﹑E2處。S1在E1處放電使得負電荷被積聚到放電叉T1的放電小球上，S2在，E2處放電使得正電荷被積聚到放電叉T2的放電小球上。之後轉動搖柄，電荷的變化情況將重復過程（3）~（7），由於兩盤的逆向旋轉，轉至與電極相接的懸空電刷E2、E2ˊ處的金屬片將全部帶正電，轉至與電極相接的懸空電刷E1、E1ˊ處的金屬片將全部帶負電。萊頓瓶C2感應到放電小球T2上的正電荷會越來越多，而被萊頓瓶C1感應到放電小球T1上的負電荷也會越來越多，當小球聚集壹定電荷時，就會產生放電現象。在萊頓瓶蓋內放電叉與懸空電刷之間的空氣也會被電離，使放電叉與懸空電刷在短時間內相當於壹個導體,將事先聚集在萊頓瓶中的電荷大部分中和之後，再壹次重復上述過程。
但是，起電機並不是從壹開始就可以放電的，因為空氣被擊穿需要壹定的電壓，這就需要積聚壹定的電荷，而放電叉T1、T2上電荷的積累需要壹定時間，所以當起電機長時間不用後要搖動搖柄壹定時間後T1、T2間的電壓才能達到擊穿電壓而產生放電現象。
那麽，反向轉動搖桿時是否也會達到相同的效果呢？回答是否定的，因為反轉時雖然起電機原理和正轉壹樣，但由於正反兩面的鋁片在摩擦起電後都沒有再經過另壹側電刷，而是直接在懸空電刷處放電，使兩個萊頓瓶帶有同種電荷，因此不會放電。
在這次課題的研究過程中，我們還進行了壹些輔助性的實驗來幫助我們理解。
壹、驗證理論分析中各金屬片所帶電荷的異同性。
（1）搖動搖柄，使鋁片與電刷摩擦。將導線壹端接在驗電器上，用另壹端接觸鋁片S1，驗電器的指針張開。這時用導線接觸與S1在同壹直徑上的鋁片S2，驗電器的指針閉合，說明S1與S2帶的是異種電荷。
（2）用導線接觸鋁片S1,驗電器的指針張開。然後接觸與S1相對的鋁片S1ˊ，驗電器鋁片的指針閉合，說明S1與S1ˊ帶的也是異種電荷。
（3）用導線接觸鋁片S1，驗電器的指針張開。然後，接觸與S2相對的鋁片S2ˊ，驗電器的指針張開的角度更大，說明S1與S2ˊ帶的是同種電荷。
二、驗證反轉時兩萊頓瓶聚集電荷的電性
先用導線將其中壹個放電小球接到驗電器上，驗電器指針張開。再將另壹小球也接到驗電器上，驗電器指針張開的角度不減小。
三、確定萊頓瓶和放電小球的作用
（1）將萊頓瓶拆除，轉動搖柄，觀察到兩小球照常放電，但頻率很高，電火花比較微弱（這種電火花只能在黑暗條件下觀察到）。
（2）安回萊頓瓶，將放電小球拆除，轉動搖柄。觀察到小球也照常放電，但頻率較高，電火花微弱，但與（1）相比頻率較低，電火花較強，以上兩步實驗說明萊頓瓶與放電小球只是儲電設備，與小球是否放電無關。從理論上可以分析，拆除萊頓瓶或放電小球後，其電容減小，由公式U=Q/C知：當C減小時，只要聚集少量的電荷Q2就可使電壓達到放電要求，所以放電頻率升高。但小球上的電量減少，所以電火花微弱。這與實驗現象吻合。
（3）確定兩萊頓瓶間電鍵的作用
閉合電鍵，即把兩萊頓瓶連接，可以發現放電小球間的點火花增強，放電聲更大，而頻率減小。
三 、拓展實驗
器材 感應起電機、銅絲等。
步驟 將起電機的兩個金屬球分開約 10 毫米。搖動起電機，可以看到金屬球之間出現電火花，同時發出輕微的“滴滴”聲。這時繼續搖動起電機，同時逐漸拉大兩個金屬球之間的距離至 20 ～ 30 毫米左右。這時可以看到兩個金屬球之間出現明亮的電閃光，同時可聽到清脆的“劈劈”聲。這種現象叫做放電現象。雷電即是自然界中發生的大規模放電現象。實驗中的閃光就好比閃電，劈劈聲就好比雷聲。
停止搖動起電機，再將兩個金屬球相接觸，使正負電中和。然後在壹個金屬球上繞上壹根銅絲，使銅絲壹頭指向另壹金屬球，並與之保持 10 毫米距離。搖動起電機，這時金屬球之間便不再出現電火花。拉大金屬球之間的距離，也看不到電閃光出現了。為什麽在金屬球上加了根銅絲便不出現放電現象了呢？原來物體所帶的電很容易從物體的尖端部分逃逸。金屬球上的電就逐漸從銅絲尖端放出，使金屬球上積存不起大量的電，於是就不會產生劇烈的放電現象了（圖 5）。避雷針就是利用這個原理制成的。