GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

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HERNANDEZ JOSE ALFREDO, JUAREZ LUIS DONALDO, HUERTA EDGAR, HERNANDEZ EMANUEL, LECHUGA ISMAEL, MALDONADO JUAN DIEGO, MARIO,

ELECTROSTATICA, MECANICA, ELECTRICA.

RESUMEN

Una aplicación interesante del electromagnetismo se da en el funcionamiento del generador de Van de Graaff como se mostrará a continuación. Por lo cual se presentarán en este artículo los principios básicos de funcionamiento, algunas pautas para la construcción y diseño de uno de estos generadores, con el fin de ilustrar conceptos básicos sobre el avance y desarrollo de una de las aplicaciones más interesantes de esta rama de la física, como es un acelerador de partículas, el cual ha permitido un avance científico y tecnológico desde 1931, año en el cual fue creado.

INTRODUCCIÓN

Hace más de 25 siglos el hombre tuvo un glorioso despertar. Fue cuando aparecieron las primeras personas que se cuestionaron que todo lo que le rodeaba se debía a algo más que una deidad divina, a pesar de la hostilidad hacia las nuevas ideas. Ya en el siglo 6 a.C hubo una gran revolución en el pensamiento, se empezó a alegar que el Universo era conocible, se observaba que existían ciertas reglas en la naturaleza que permiten descubrir sus secretos, el cosmos. Tales de Mileto fue el primero en enfocar que el mundo no había sido hecho por los dioses, sino por el resultado de fuerzas materiales que interactuaron. La inquietud del hombre, su ambición por conocer más y más nos han llevado a experimentar e investigar todo aquello que nos rodea. Desde algo tan simple como la caída de una manzana, hasta el experimento más sofisticado, pueden darnos respuestas y hacer que comprendamos mejor lo que somos, lo que vemos y en mundo en el que nos encontramos. El hacer llegar estos conocimientos y las experiencias que nos enseñan llegar a ellos, es una tarea reconfortante si se logra llegar al objetivo. Es este motivo, el que nos ha movido a participar en este concurso enfocado a ello, a la divulgación de la ciencia. La física forma parte de nuestro día a día, y en este campo trabajamos. Con el proyecto que hemos decidido presentar esperamos poder explicar muchos conceptos y despertar el interés de todo el público en general, ya que con el generador Van de Graaff se pueden desarrollar muchas y distintas experiencias y explicarlas a distintos niveles.

Un generador de Van de Graaff es un artefacto que crea diferencias de potencial o tensiones, produciendo por ello grandes voltajes. Su nombre viene de su creador, Robert Jamison Van der Graaff, quien lo construyó en 1929. El sistema se basa en fenómenos de electrización por contacto.

Para ello va a emplear una cinta móvil aislante en la cual se van a trasportar elevadas cantidades de carga eléctrica, generadas por contacto, hacia la parte superior donde se encuentra una esfera metálica hueca que actúa como terminal.

Las diferencias de potencial que se pueden llegar a alcanzar en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a ser de hasta 5 megavatios.

El interés que suscita la presentación de este trabajo es su aplicación en experimentos de física nuclear y de partículas.

JUSTIFICACIÓN

Nosotros como grupo de trabajo hemos decidido realizar el siguiente experimento ya que es un aparato que consigue almacenar carga eléctrica en un conductor.

El generador de van de graaf es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos penes o terminales hechos de alambre de cobre y una esfera hueca donde se almacena toda la carga transportada por la cinta.

Se basa en la carga del frotamiento. La correa de goma movida por un motor arranca cargas eléctricas de un conductor conectado a tierra y las transporta a la esfera conductora superior, donde se va acumulando la carga.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad existen generadores de electricidad capaces de alcanzar diferencias de voltaje muy superiores al generador de van de Graaff pero directamente emparentados con él. Sin embargo, en la mayor parte de los experimentos modernos en los que es necesario acelerar cargas eléctricas.

Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de van de Graaff por la facilidad con que ilustra los fenómenos electrostáticos. Este es un generador de corriente constante mientras que la batería es de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo de los aparatos que se conecten.

OBJETIVOS GENERALES

 Hacer un modelo de generador de Van de Graaff en base a los diferentes hechos e investigaciones.

 Realizar una serie de experiencias con el generador de Van de Graaff.

 Aprender y experimentar un poco más con la electrostática.

 Verificar y demostrar los fenómenos de la electricidad mediante el generador de van de Graaff.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Crearnos una iniciativa de inventiva.

 Capacitarnos para desarrollar la teoría por medio de la práctica.

 Aumentar nuestra capacidad de desarrollo práctico y científico.

 Analizar los fenómenos en que se basan este aparato para que tengan un funcionamiento debido al momento de demostrarlo.

 Explicar la transmisión de carga a una esfera hueca de Faraday.

 Identificar la electrización por frotamiento.

 Demostrar los grandes voltajes causados por el generador de Van de Graaff.

MATERIALES:

 1 clavo

 60cm de tubo pvc

 1 polea

 1 esfera de tela

 1 banda o cinta de caucho

 1 tornillo grande

 1 tornillo de 1pulg por 3/8

 1 tira de lámina

 Remaches pop

 Pijas

 1 motor

 1 tabla

 pintura

 Pijas para madera

 Cable de cobre

 1 banda

METODOLOGIA

Para la elaboración de nuestro proyecto primero buscamos información acerca de él y ciertos modelos que han sido elaborados por otras personas para poder basarnos en ellos y así poder igualarlos o mejorarlos, en el mejor de los casos. Luego de tener un modelo a seguir realizamos una lista de materiales para poder empezar su construcción física.

Primeramente buscamos como hacer una esfera hueca que sería la parte superior de nuestro proyecto en donde se almacenara toda la energía de electrones para que la esfera genere cierto voltaje en su superficie y alrededor de ella, para ello pensamos en en un par de cucharones de aluminio para que cuando los unamos se forme lo que es la esfera.

En base al diámetro de la esfera se compró él tuvo pvc, de acuerdo al tubo se buscó el calvo que se le pondrá en la parte superior para que por ahí pase lo que es la banda de caucho.

Después de eso decidimos la distancia entre cada eje para ver los que es la altura del tubo y los largo de la banda de caucho.

Luego proseguimos con el montaje del rotor de abajo en el cual se le coloco la polea de donde se sujetara la banda que trasporta el movimiento de los ejes que vendrá del motor.

Después se hicieron las bases con alambre de cobre para la sujeción de los cepillos los cuales van a generar la electrostática para poder cargar la esfera. Ya teniendo las bases se sujetaron al tubo y se ajustaron de manera que rose la banda de caucho del interior. Luego se colocó la esfera al pvc y se atornillo con cuatro pijas pequeñas, también se hicieron unos sujetadores con la lámina para poder fijar el tubo a lo que es la tabla y así como también el motor.

Por último se le aplico pintura y se ajustó todo.

RESULTADOS

Nuestros resultados fueron buenos porque pudimos producir los que es estática y cierto voltaje en la esfera lo cual causaba un pequeño arco eléctrico visible después de cargar la esfera un rato.

CONCLUSIONES

La electricidad estática es la reunión de electrones en reposo que se transfieren al cuerpo que entre en contacto con el siempre y cuando este cuerpo tenga diferente carga o menor carga. La electricidad estática se puede transferir a un cuerpo que está aislado y este gana cargas.

El generador de Van de Graaff presenta perdidas y debilidad de campo estático debido a la misma naturaleza y fabricación empírica de los materiales que lo conforman. La esfera recortada presenta perdidas de campo en la unión donde las dos tapas se juntan para formarla y en los ganchos que la unen. Como un grupo concluimos que el generador de Van de Graaff ha sido un proyecto que nos ha ayudado a desarrollar nuestras ideas.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff

http://vandegraaff-estatica.blogspot.com/2008_09_01archive.html

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