原理范德格拉夫靜電加速器是利用靜電原理產生高電壓來加速帶電粒子的裝置，圖示是這種加速器的原理示意圖。
范德格拉夫靜電加速器是一個近乎封閉的中空金屬罩，作為高壓電極。它被支在絕緣柱上。兩個轉軸之間裝上一條由絕緣材料製成的傳送帶。傳送帶由電動機帶動。在傳送帶下端附近近裝有一排針尖，這些針尖與直流電源電壓約幾萬伏的正極相連，電源負極和轉軸都接地，這樣在針尖和轉軸之間就有幾萬伏的電勢差，由於尖端放電，正電荷被噴射到傳送帶上並被傳送帶帶著向上運動，在金屬罩的內側也裝有一排與相連的金屬針尖或電刷，當傳送帶上的正電荷與其靠近時，針尖上就被感生出等量異號電荷。其中負電荷也由於尖端放電，和傳送帶上的正電荷中和使傳送帶失去電荷而針尖帶上了正電荷。由乾導體帶電時電荷只能存在於外表面，所以針尖上的正電荷又會立即傳到金屬罩的外表
面。這樣，由於傳送帶的運送，正電荷就不斷從下面的直流電源傳到金屬罩的外表面上使之帶電越來越多，從而能在金屬罩和地之間產生高電壓。 電極的電壓也不能無限制地提高。因為當電壓高到一定數值時，電極就會通過周圍空氣發生電暈放電在電極周圍的強電場中空氣電離引起的一種緩慢放電現象、局部尖端放電以及沿絕緣支架漏電等現象，使一部分電荷不斷漏掉進入地中。如果在相同時間內由於這些原因漏掉的電荷和傳送帶送上來的電荷相等，電極上的電荷就不能再增加，因而它的電壓也就不能再升高了。
提高電極電壓的方法
1.提高電極電壓的一個方法是製造更大的球形電極。用直徑1m的球形電極可以得到0.6 x 10的6次冪V高壓，直徑增大到2m可得到1.3×10的6次冪V高壓。再增大直徑並不能有效地提高電壓。所以通過增大球形電極的直徑來提高電壓是很有限的。
2.後來人們發現在高氣壓條件下，氣體的擊穿強度即使氣體變成良導電體的電壓要比正常氣壓下高得多。於是就試著把靜電加速器放在高壓氣體中來解決電擊穿問題。試驗結果是成功的。原來在正常氣壓下只能得到0.6 x 10的6次冪V的靜電加速器，放到充有幾個大氣壓的氖氣鋼筒中後，電壓就可以提高到4.5 x 10的6次冪V。現在大部分運行的靜電加速器就是這種高氣壓靜電加速器。
加速過程
靜電加速器中帶電粒子如電子、質子，核、α粒子或其它離子的加速是在加速管中進行的。加速管安裝在絕緣支柱裡面，管內抽成高真空。管內上端是離子源，下端是靶子，管內沿軸線排列著一串用金屬圓筒做成的加速電極。加速電極一個一個分別連到圍在絕緣柱外用金屬環做成的一串均壓環上，各均壓環分別接到從高壓電極到地之間的分壓電阻的相應的節點上。這樣就可以使沿著加速管由上到下電勢均勻降低，以避免電壓不均勻時發生局部電擊穿而破壞加速器的運行。
串列加速
為了提高帶電粒子在加速管中得到的能量，在不提高高壓電極的電壓的條件下，使用了一種串列加速的方法。它主要是將加速管的長度加長，使高壓電極位於其中部。在離子源一端產生的負離子受高壓電極正電的吸引，在管內加速飛向高壓電極，在通過高壓電極時，打到碳膜上，被碳膜剝掉電子變成正離子。這些正離子又受到高壓電極的正電的排斥而向靶端飛去。樣又得到了一次加速。於是粒子獲得的能量就等於只加速一次時的兩倍。這種二次串列靜電加速器能夠使粒子得到30 x 10的6次冪V的能量，它是低能粒子物理實驗中很理想的工具。
