GENERADOR VAN DE GRAAFF

PROYECTO FÍSICA: GENERADOR VAN DE GRAAFF

Acosta Vargas Ivanna Valentina (08820001735)

Facultad de Ingeniería  

Universidad Autónoma de Manizales

Manizales, Colombia

ivanna.acostavq@autonoma.edu.co

INTRODUCCIÓN

En este experimento, se continuará el estudio de la electrostática utilizando un generador electrostático Van de Graff, el cual, a grosso modo es un generador que utiliza el movimiento de una correa para acumular carga eléctrica en un globo de metal hueco en la parte superior de una columna aislada, creando así potenciales eléctricos altos.

Al introducir un conductor cargado dentro de otro que es hueco, la carga de aquel introducido pasa al segundo con el contacto sin tener en cuenta la carga inicial del conductor hueco.

Teóricamente, aumentar la carga del conductor hueco es un proceso que podría hacerse indefinidamente, pero existe un límite, ya que el aislamiento de la carga es difícil, en otras palabras: se eleva el potencial, sí, pero el aire que le rodea se hace conductor y se empieza a perder carga.

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Robert J. Van de Graaff es quien comienza el desarrollo de un generador electrostático de alto voltaje que para 1930 lleva su nombre alrededor de 1930. En el Museo de Ciencia en Boston, Massachusetts puede encontrarse uno que mide 40 pies de alto hecho en 1933 y genera 5 millones de voltios.

Un generador de Van de Graaff funciona gracias a que los rodillos y la correa son de diferentes materiales, entonces no es igualmente probable que desarrollen una carga particular. En este caso el rodillo inferior tiende a  perder electrones cuando entra en contacto con otro material, la debería ser aislante y el rodillo superior es un metal neutro.

Así el rodillo inferior tendría una carga positiva y la correa una carga negativa a la vez que captura los electrones, ya que produce un desequilibrio de carga mientras este rodillo entra en contacto con la correa y luego se separa de ella. Aunque la densidad de carga es mayor en la superficie de la polea que en la correa (porque las cargas se reparten por una superficie mayor, mucho mayor)

[pic 1]

Fuente: Física con ordenador. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

Lo que sucede es que la carga positiva del rodillo inferior atrae los electrones del cepillo metálico cercano, por lo cual se concentran en las puntas de los dientes generando un campo eléctrico muy intenso que da como resultado una descarga en corona o plasma (Forma conductora de materia) donde los electrones en las moléculas de aire cercanas se separan de sus núcleos que pueden unirse a moléculas neutras de aire, haciéndolas negativas. Ya las moléculas de aire positivas pueden capturar electrones de los dientes metálicos.

De estos procesos juntos, resulta una carga neta negativa de aire que emana de las puntas de los dientes. Así la carga pasa a través del aire aislante hacia el rodillo inferior positivo pero no llega al rodillo sino a la correa, cancelando parcialmente la carga positiva del rodillo, y esta correa cargada negativamente pasa al rodillo superior y se acerca al segundo cepillo de metal. (Vale aclarar que como la correa se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo)

[pic 2]

Fuente: Física con ordenador. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

Aquí arriba los eventos son opuestos a los que ocurren abajo. Los electrones son repelidos por la correa con carga negativa y los electrones liberados en el plasma se sienten atraídos a las puntas que tienen núcleos positivos concentrados. Estos electrones son extraídos de las puntas de los dientes hacia la superficie de la esfera por la conexión entre el cepillo y el interior de la esfera metálica.

El ciclo continuo de la correa entre los rodillos y los cepillos permite que la carga negativa en la superficie de la esfera aumenta hasta que el voltaje del generador es muy alto y la esfera intenta descargar electrones al suelo a través de un objeto cercano. Para eso tenemos la barra de descarga con conexión a tierra y ese salto de electrones desde la esfera cargada a la barra conectada a tierra se ve como una gran chispa.

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