В модели электростатического маятника проводящий или диэлектрический легкий шарик перемещается между двумя заряженными пластинами. В модели пластины подключались к электрофорной машине или к лабораторному источнику высокого напряжения. Хороший эффект был получен при использовании пенопластового шарика, обернутого фольгой, который с высокой частотой прыгал между пластинами, разнесенными на расстояние примерно 80 мм. Теоретически по такому принципу можно создать двигатель, в котором перемещающийся между обкладками шарик будет, например, вращать коленчатый вал.

Если выполнить ротор и статор в виде набора конденсаторов, то при подаче на противолежащие обкладки потенциалов разного знака обкладки притягиваются, а при подаче потенциалов одинакового знака — отталкиваются. И на этом принципе возможно создание двигателя. Нужно только переключать полярность конденсаторов в определенные моменты времени.
Конструктивно ротор двигателя представляет собой вертикально ориентированный цилиндр (в нашем случае — пластиковую бутылку) с наклеенными на боковую поверхность полосками фольги. Статор реализован в виде четырех стержней с приклеенными электропроводящими контактами, выполненными из металлизированной лавсановой пленки (елочной гирлянды). К расположенным напротив стержням подводилось напряжение одного знака: к одной паре — положительное, к другой — отрицательное. Ротор начинал вращаться после подачи напряжения, но частота вращения оказалась небольшой, и само вращение ротор начинал после некоторых «раздумий». Причин для вращения ротора может быть несколько. Одна из них — перенос заряда обкладками фольги с одного контакта на другой, как в электростатическом маятнике. Возможно, вращение возникает из-за поляризации диэлектрика.
Конструктивно электростатический двигатель представляет собой кольцевой статор из диэлектрика и ротор в виде диска. Статор снабжен набором проволочных контактов, расположенных параллельно оси вращения ротора. Испытывались статоры с числом проволочных контактов 16, 36 и 2. Контакты подключались к источнику высокого напряжения 25 кВ и силы тока 1 мА.
В первом варианте ротор представлял собой диск из диэлектрика — пенопласта, во втором — диск такого же диаметра, выполненный из проводящего материала — фольги.
Целью испытаний было определение картины распределения электрических зарядов и величины крутящего момента в зависимости от геометрических и физических параметров модели.
Распределение зарядов определялось двумя способами:
А. К контактам электростатического двигателя подключался электрометр.
Для статоров № 1 и № 2 наблюдались две формы колебаний: первого вида с частотой примерно 1 Гц ; второго вида с частотой 0,027 Гц.
Частота вращения ротора при этом практически не изменялась и составляла примерно 68,97 об/мин (7,22 c-1 или 1,1495 Гц). Ее мы определяли по кинограмме. Любопытно отметить, что периодически наблюдалось уменьшение частоты вращения примерно вдвое, но затем прежнее значение снова восстанавливалось после завершения периода колебаний второго вида.
С помощью электрометра снимались показания для двух соседних и двух диаметрально расположенных электродов. Результаты наблюдения свидетельствуют о том, что колебания показаний электрометра в целом хаотичны и связаны с появлением и угасанием коронного разряда на каждом контакте. Причем, если у рядом расположенных контактов изменения можно с некоторой поправкой считать синхронными, то у диаметрально расположенных контактов показания электрометра практически независимы.
Изменение частоты вращения было связано, по-видимому, с изменением интенсивности коронных разрядов.
Следует также отметить, что при повышенной влажности воздуха (до 97 %) ротор двигателя не имел преимущественного направления вращения, тогда как при умеренной влажности ротор вращался по часовой стрелке, а при попытке раскрутить его в противоположную сторону возвращался через некоторое время к вращению по часовой стрелке.
Для статора № 3 с одной парой контактов частота вращения ротора составляла примерно 600 об/мин или 62,83 c-1.
Б. Наблюдалась характерная картина распределения зарядов. Было видно свечение на концах контактов, причем разный оттенок свечения соответствует разной полярности. Было заметно, что заряды располагались равномерно. Измерение момента, действующего на ротор, проводилось с помощью крутильной нити.
Измеренный по трем колебаниям период составил 39 с.
Величина угла поворота крутильных весов на модели со статором № 1 и диэлектрическим ротором при двух измерениях составила 80 и 100°, а вычисленная величина момента составила 7,25 10-6 Н•м.
Как видно, величина момента мала, именно этим объясняются столь высокие требования к величине трения в опоре ротора. Даже при использовании очень хороших подшипников не удавалось получить вращение, поэтому пришлось использовать в опорах часовые камни.
Результаты расчета напряжения
По одной из рабочих гипотез, объясняющих вращение ротора, в конструкции возникали флуктуации плотности зарядов на контактах, которые вызывали местный пробой и, как следствие, движение электронов от отрицательного к положительному контакту. Появление подобного тока провоцирует возникновение движения электронов в том же направлении у соседней пары и т.д. Визуализация потоков воздуха с помощью дыма подтвердила существование направленного потока воздуха от электродов. Однако в отсутствие ротора направление движения воздуха было хаотичным, хотя и наблюдались тангенциально и радиально направленные составляющие. Причем тангенциальные составляющие в области соседних пар контактов направлены одинаково.
Косвенным подтверждением существования флуктуаций плотности зарядов на статоре и роторе может служить расчет плотности электрического потенциала, выполненный методом конечных элементов.
Нетрудно заметить, что в симметричной модели имеются места несимметричного распределения заряда. Может быть, это и является главной причиной вращения?
Изменение относительной частоты вращения ротора двигателя в зависимости от степени разрежения
Для двухконтактного статора-ротора картина возникновения вращения требует несколько иного описания. Первый импульс ротор получает под действием стекающих ионов, но последующее вращение связано с перемещением зарядов вначале на ротор, последующим притяжением к противоположному полюсу и перетеканием на него.
Предварительные результаты исследований свидетельствуют, что электростатический двигатель работоспособен и конструктивно прост. Более того, уменьшение размеров и количества элементов приводит к повышению эффективности. Однако для работы двигателя необходимо присутствие газовой среды. Не исключено, что с уменьшением размеров ротора и увеличением напряжения на контактах появится возможность осуществить вращение и в вакууме.