Generador de van de graaff aplicaciones

Conclusión del generador de Van de Graaff

El generador de Van de Graaff es un generador electrostático creado por el físico estadounidense Robert. Funciona cargando un artilugio metálico hueco en forma de globo que está colocado encima de una columna aislante mediante una correa giratoria (en movimiento). De este modo se produce un potencial eléctrico extremadamente alto, de algunos millones de voltios. La aceleración de partículas cargadas produce un campo eléctrico muy intenso.

Un generador de Van de Graaff puede definirse como un generador electrostático que genera potenciales eléctricos extremadamente altos mediante la acumulación de carga eléctrica en un globo metálico hueco situado encima de una columna aislante utilizando una cinta en movimiento. A bajos niveles de corriente, genera electricidad de corriente continua (CC) a voltajes muy altos.

Los generadores Van de Graaff modernos tienen una diferencia de potencial de hasta 5 megavoltios. Este modelo puede generar unos 100 kV y almacenar suficiente potencia para provocar chispas eléctricas audibles. Las máquinas de Van de Graaff más grandes se encuentran en algunos museos científicos; las más pequeñas se crean para el disfrute y la enseñanza de la física para explicar la electrostática.

Fórmula del generador de Van de Graaff

El generador de Van de Graaff es un clásico de las aulas con una sorprendente herencia en la física de partículas de vanguardia. Además de poner los pelos de punta, estas máquinas se utilizaban para acelerar partículas a millones de voltios.

La primera parte de esta demostración requiere un voluntario del público. Funciona mejor con alguien que tenga el pelo largo y claro, sin ataduras ni productos de peinado: el pelo claro suele ser más fino, por lo que se eriza con más facilidad, y también es más fácil de ver. No te fijes en nadie en concreto (puede estar embarazada o ser tímida), pero si puedes animar a alguien que se ajuste a esa descripción, tendrás más posibilidades de éxito.

Una vez demostrado el divertido efecto de la alta tensión sobre una persona, podemos explorar ahora las limitaciones de estos aparatos como aceleradores de partículas. El problema son las chispas, y podemos utilizarlas para calcular el voltaje al que hemos cargado a nuestro desafortunado voluntario.

La cinta de goma del interior del generador de Van de Graaff pasa entre dos rodillos de materiales diferentes, lo que provoca la transferencia de electrones de un rodillo a la goma, y de la goma al otro rodillo, por efecto triboeléctrico. Los cepillos de la parte superior e inferior proporcionan una fuente y un sumidero para estas cargas, y el cepillo superior está conectado eléctricamente a la cúpula del Van de Graaff, por lo que la carga se extenderá por toda la cúpula.

Ventajas del generador van de graaff

Los generadores Van de Graaff (o Van de Graaff) no sólo son aparatos espectaculares que se utilizan para demostrar la alta tensión debida a la electricidad estática, sino que también se emplean para investigaciones serias. El primero fue construido por Robert Van de Graaff en 1931 (basándose en las sugerencias originales de Lord Kelvin) para su uso en la investigación de la física nuclear. La figura 1 muestra un esquema de una versión de investigación de gran tamaño. Los Van de Graaff utilizan superficies lisas y puntiagudas, así como conductores y aislantes, para generar grandes cargas estáticas y, por tanto, grandes tensiones.

Una batería (parte A de la figura 1) suministra un exceso de carga positiva a un conductor puntiagudo, cuyas puntas pulverizan la carga sobre una cinta aislante móvil situada cerca de la parte inferior. El conductor puntiagudo (parte B de la figura 1) situado en la parte superior de la gran esfera recoge la carga. (El campo eléctrico inducido en las puntas es tan grande que elimina la carga de la cinta). Esto puede hacerse porque la carga no permanece dentro de la esfera conductora, sino que se desplaza hacia su superficie exterior. Una fuente de iones dentro de la esfera produce iones positivos, que son acelerados lejos de la esfera positiva a altas velocidades.

Proyecto de generador Van de Graaff

Electricidad estáticaLos átomos son los componentes básicos de la materia. Constan de tres partículas subatómicas primarias: electrón, protón y neutrón. Los electrones son partículas con carga negativa situadas en una nube de electrones que rodea el núcleo del átomo. Por su parte, los protones son partículas cargadas positivamente en el núcleo del átomo. Los neutrones no tienen carga y también se encuentran dentro del núcleo. Tanto los neutrones como los protones constituyen la mayor parte de la masa atómica.

La interacción entre las cargas, concretamente de protones y electrones, da lugar a una fuerza eléctrica o electrostática. La fuerza electrostática es un ejemplo de fuerza de acción a distancia y no requiere contacto directo. La repulsión o atracción entre cargas se produce en función del tipo de cargas presentes. Las cargas similares se repelen, mientras que las cargas diferentes se atraen. Por ejemplo, dos cargas positivas se repelen, pero una carga positiva atrae a una carga negativa. La interacción entre electrones y protones suele afectar a la forma en que un objeto se carga positiva o negativamente.