Como funciona el generador de van der graaf
Eisco científico van de
Contenidos
Ahora que entiendes algo sobre electrostática y electricidad estática, es fácil comprender el propósito del generador Van de Graaff. Un generador Van de Graaff es un dispositivo diseñado para crear electricidad estática y ponerla a disposición para la experimentación.
El físico estadounidense Robert Jemison Van de Graaff inventó el generador de Van de Graaff en 1931. El aparato que lleva su nombre es capaz de producir tensiones extremadamente altas, de hasta 20 millones de voltios. Van de Graaff inventó el generador para suministrar la alta energía necesaria para los primeros aceleradores de partículas. Estos aceleradores se conocían como rompedores de átomos porque aceleraban las partículas subatómicas a velocidades muy altas y luego las “estrellaban” contra los átomos objetivo. Las colisiones resultantes creaban otras partículas subatómicas y radiaciones de alta energía, como los rayos X. La capacidad de crear estas colisiones de alta energía es la base de la física nuclear y de partículas.
Los generadores de Van de Graaff se describen como dispositivos electrostáticos de “corriente constante”. Cuando se aplica una carga a un generador de Van de Graaff, la corriente (amperaje) permanece constante. Es la tensión la que varía con la carga. En el caso del generador de Van de Graaff, al acercar un objeto conectado a tierra al terminal de salida (esfera), la tensión disminuirá, pero la corriente seguirá siendo la misma. Por el contrario, las baterías se conocen como dispositivos de “tensión constante” porque cuando les pones una carga, la tensión sigue siendo la misma. Un buen ejemplo es la batería del coche. Una batería de coche completamente cargada produce unos 12,75 voltios. Si enciendes los faros y compruebas el voltaje de la batería, verás que permanece relativamente invariable (siempre que la batería esté en buen estado). Al mismo tiempo, la corriente variará en función de la carga. Por ejemplo, los faros pueden requerir 10 amperios, pero los limpiaparabrisas sólo 4 amperios. Independientemente de cuál encienda, la tensión seguirá siendo la misma.
Generador Van de Graaff
Un generador de Van de Graaff es un generador electrostático que utiliza una cinta móvil para acumular carga eléctrica en un globo metálico hueco situado en la parte superior de una columna aislada, creando potenciales eléctricos muy elevados. Produce electricidad de corriente continua (CC) de muy alto voltaje a bajos niveles de corriente. Fue inventado por el físico estadounidense Robert J. Van de Graaff en 1929[1].
La diferencia de potencial alcanzada por los generadores Van de Graaff modernos puede llegar a los 5 megavoltios. Una versión de sobremesa puede producir del orden de 100 kV y puede almacenar energía suficiente para producir chispas eléctricas visibles. Se fabrican pequeñas máquinas de Van de Graaff para el entretenimiento y para la enseñanza de la electrostática en la educación física; las más grandes se exhiben en algunos museos de ciencias.
El generador de Van de Graaff se desarrolló originalmente como acelerador de partículas para la investigación física, ya que su alto potencial puede utilizarse para acelerar partículas subatómicas a grandes velocidades en un tubo evacuado. Fue el tipo de acelerador más potente hasta que se desarrolló el ciclotrón a principios de la década de 1930. Los generadores Van de Graaff se siguen utilizando como aceleradores para generar haces de partículas energéticas y rayos X para la investigación nuclear y la medicina nuclear[2].
Piezas del generador Van de Graaff
Betsy es doctora en ingeniería biomédica por la Universidad de Memphis, máster por la Universidad de Virginia y licenciada por la Universidad Estatal de Mississippi. Tiene más de 10 años de experiencia en el desarrollo de planes de estudios STEM y en la enseñanza de física, ingeniería y biología.
Fundamentos de la electricidad estáticaSi pudieras encogerte hasta ser muy, muy pequeño, descubrirías que todo está hecho de átomos. Dentro de cada átomo hay partículas aún más pequeñas llamadas electrones y protones, cada una de las cuales tiene una carga eléctrica. Los protones están en el núcleo del átomo y tienen carga positiva, mientras que los electrones existen en una nube alrededor del núcleo y tienen carga negativa. Los electrones pueden separarse fácilmente de los átomos porque no están tan fuertemente ligados al núcleo como los protones. Cuando un objeto adquiere más electrones, se carga negativamente. Si pierde electrones, tiene más protones que electrones, por lo que se carga positivamente. Tanto si hablamos de electrones y protones individuales como de objetos cargados mucho más grandes, las cargas positivas y negativas interactúan entre sí de forma muy predecible. Los objetos que tienen el mismo tipo de carga, ya sea positiva o negativa, se repelen, mientras que los objetos con diferentes tipos de carga, una positiva y otra negativa, se atraen. Estas interacciones entre cargas positivas y negativas se conocen como electricidad estática. ¡Eso es todo lo que necesitas saber! Este sencillo concepto lo explica todo, desde cómo se forman los rayos hasta por qué se te eriza el pelo y se te pega el jersey a la chaqueta en un día frío. También es la base de un aparato eléctrico realmente genial, el generador Van de Graaff.
Science first van de graaf
Generador Van de Graaff Con un modelo de demostración de generador Van de Graaff se pueden generar tensiones de cientos de miles de voltios. Aunque sorprendentes, las descargas del Van de Graaff no representan un peligro grave de descarga eléctrica, ya que las corrientes que se pueden alcanzar son muy pequeñas. Una polea acciona una correa aislante mediante un peine metálico de punta afilada al que se le ha dado una carga positiva mediante una fuente de alimentación. Los electrones se eliminan de la cinta, dejándola cargada positivamente. Un peine similar en la parte superior permite que la carga positiva neta* se propague a la cúpula. Una de las demostraciones favoritas con el Van de Graaf es poner los pelos de punta a alguien.