Generadon de van de graff

Trabajo Práctico de Física

Generador de Van de Graaff
Botella de Leyden
Potencial Eléctrico

Alumno: Rodrigo Santiago Bobadilla Arce
Carrera: Ing. Industrial

Generador de Van de Graaff
Definición
Es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencialasí alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 mega voltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos x, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
Historia
Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado por el físico Robert J. Van de Graaff alrededor de 1929 para realizarexperimentos en física nuclear en los que se aceleraban partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El primer modelo funcional fue exhibido en octubre de 1929 y para 1931 Van de Graaff había producido un generador capaz de alcanzar diferencias depotencial de 1 mega voltio. 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 se utilizan aceleradores lineales con sucesivos campos de aceleración yciclotrones.

Descripción
El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientras que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos se conectan.
El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera huecadonde se acumula la carga transportada por la cinta.

En la figura se muestra un esquema del generador de Van de Graaff. Un conductor metálico hueco A de forma aproximadamente esférica, está sostenido por soportes aislantes de plástico, atornillados en un pie metálico c conectado a tierra. Una correa o una cinta de goma (no conductora) D se mueve entre dos poleas E y F se acciona mediante un motoreléctrico.
Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy próximas pero no tocan la cinta
La rama izquierda de la cinta transportadora se mueve hacia arriba, transporta un flujo continuo de carga positiva hacia el conductor hueco A. Al llegar a G y debido a la propiedad de las puntas se creaun campo lo suficientemente intenso para ionizar el aire situado entre la punta G y la cinta. El aire ionizado proporciona el medio para que la carga pase a la cinta a la punta G y a continuación, al conductor del hueco A, debido a la propiedad de las cargas que se introducen en el interior de un conductor hueco.
Funcionamiento del generador de Van de Graaff
En primer lugar se electrifica lasuperficie de la polea interior F debido a que la superficie de la polea y la cinta están hechas de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.
Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden pos una superficie mucho mayor.
Supongamos que hemos elegidolos materiales de la cinta y la superficie del rodillo de modo que la cinta adquiera una carga negativa y la superficie de la polea una carga positiva, tal como se ve en la figura.

Si una aguja metálica se colocara cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el...