Μια γεννήτρια Van de Graaff χρησιμοποιεί τριβοηλεκτρισμό – τη δημιουργία ηλεκτρικού φορτίου μέσω δύο διαφορετικών υλικών που τρίβονται μεταξύ τους, που συχνά αναφέρεται ως στατικός ηλεκτρισμός – για να δημιουργήσει μια μεγάλη διαφορά δυναμικού που μπορεί να προκαλέσει εκφόρτιση υψηλής τάσης. Το μηχάνημα αναπτύχθηκε από τον Δρ Robert J. Van de Graaff στις αρχές της δεκαετίας του 1930, αν και είχε προηγηθεί μια σειρά από συσκευές που λειτουργούσαν με παρόμοιες αρχές. Ο «κινητήρας» για τη γεννήτρια Van de Graaff χρησιμοποιεί δύο κυλίνδρους κατασκευασμένους από διαφορετικά υλικά —συνήθως μέταλλο και πλαστικό— που συνδέονται με έναν ιμάντα κατασκευασμένο από καουτσούκ ή άλλο μονωτικό υλικό, αναρτημένο κάθετα μεταξύ τους και κινείται από έναν κινητήρα. Μια μεταλλική χτένα, γειωμένη στη γη, είναι τοποθετημένη με τα δόντια στραμμένα προς τον κάτω κύλινδρο. Στην κορυφή της γεννήτριας, μια άλλη μεταλλική χτένα είναι παρόμοια τοποθετημένη, με τα δόντια κοντά στον επάνω κύλινδρο, και συνδεδεμένη με έναν μεταλλικό θόλο.
Εάν ο επάνω κύλινδρος είναι μεταλλικός και ο κάτω κύλινδρος πλαστικός, το τρίψιμο του ιμάντα στον πλαστικό κύλινδρο θα προκαλέσει την απογύμνωση ηλεκτρονίων από το πλαστικό στον ιμάντα, έτσι ώστε να συσσωρεύεται αρνητικό φορτίο στον ιμάντα ενώ ο κύλινδρος παραμένει με θετικό φορτίο. Τα ηλεκτρόνια από την κάτω χτένα έλκονται από τον θετικά φορτισμένο κύλινδρο και μερικά θα πηδήξουν προς αυτόν, αλλά εμποδίζονται να φτάσουν σε αυτόν από τον μονωτικό ιμάντα, ο οποίος στη συνέχεια αποκτά ακόμη μεγαλύτερο αρνητικό φορτίο. Στο επάνω μέρος της συσκευής, τα ηλεκτρόνια στη χτένα απομακρύνονται από τον αρνητικά φορτισμένο ιμάντα και πάνω στον μεταλλικό θόλο, για να αντικατασταθούν από ηλεκτρόνια από τον ιμάντα. Έτσι, υπάρχει μια συνεχής μεταφορά ηλεκτρονίων από τον κάτω κύλινδρο —μέσω του ιμάντα και της άνω χτένας— στον μεταλλικό θόλο, ο οποίος αποκτά μεγάλο αρνητικό φορτίο. Εάν οι θέσεις των κυλίνδρων αντιστραφούν, ο θόλος αποκτά θετικό φορτίο.
Το σχήμα θόλου της κορυφής της γεννήτριας Van de Graaff είναι ιδανικό για την επίτευξη ομοιόμορφης κατανομής φορτίου και τη μεγιστοποίηση των δυνατοτήτων. Αιχμηρές άκρες, αιχμές ή ανωμαλίες μπορεί να προκαλέσουν διαρροή του φορτίου στον αέρα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιούνται οι μεταλλικές χτένες – τα δόντια επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ταξιδεύουν εύκολα προς ή από τη χτένα για να επιτευχθεί μεγάλη συσσώρευση φορτίου στον θόλο. Η πρωτότυπη γεννήτρια χρησιμοποίησε ένα δοχείο κασσίτερου αντί για θόλο, αλλά αυτό βελτιώθηκε σύντομα.
Οι γεννήτριες Van de Graaff βρίσκονται συνήθως σε εργαστήρια φυσικής σχολείων και κολεγίων: μπορούν να δημιουργήσουν διαφορές δυναμικού άνω των 100,000 βολτ. Μια δημοφιλής διαδήλωση περιλαμβάνει το να σηκώνονται τα μαλλιά των εθελοντών φοιτητών όταν αγγίζουν τον θόλο. οι τρίχες αποκτούν το ίδιο φορτίο και απωθούν η μία την άλλη. Αυτός ο τύπος γεννήτριας μπορεί επίσης να δημιουργήσει αρκετά σημαντικούς σπινθήρες καθώς τα ηλεκτρόνια πηδούν σε ένα κοντινό αντικείμενο. Δείχνοντας ένα δάχτυλο κοντά στον θόλο, μπορεί να γίνει μια σπίθα μήκους πολλών ιντσών για να μεταπηδήσει μεταξύ του θόλου και του δακτύλου, με αποτέλεσμα ήπια ηλεκτροπληξία. Αν και πολύ μεγάλες τάσεις μπορούν να δημιουργηθούν από αυτές τις συσκευές, το ρεύμα είναι πολύ μικρό για να εγκυμονεί κινδύνους.
Είναι δυνατό να κατασκευαστούν γεννήτριες που παράγουν πολύ μεγαλύτερες τάσεις. Μια μεγάλη γεννήτρια Van de Graaff μπορεί να παράγει διαφορά δυναμικού εκατομμυρίων βολτ. Η μεγαλύτερη γεννήτρια επίδειξης που κατασκευάστηκε ποτέ έχει ύψος 40 πόδια (12.19 μέτρα) και μπορεί να δημιουργήσει διαφορές δυναμικού 5 εκατομμυρίων βολτ ή περισσότερων, παράγοντας σπινθήρες που μοιάζουν με κεραυνό μήκους πολλών ποδιών.
Οι γεννήτριες Van de Graaff έχουν επίσης σοβαρές εφαρμογές. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν τις τεράστιες τάσεις που απαιτούνται για τους επιταχυντές σωματιδίων που χρησιμοποιούνται για τη διερεύνηση των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης. Μία γεννήτρια Van de Graaff που λειτουργεί από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας για το σκοπό αυτό παράγει μια διαφορά δυναμικού 15 εκατομμυρίων βολτ.