generador de Van de Graaf

Un generador de Van de Graaff es una maquina electrostática 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 cantidadesde 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 megavoltios. El interés que suscita la presentación de este trabajo es su aplicación en experimentos de física nuclear y departículas.
Robert J. Van de Graaff diseñó en 1929 el generador eléctrico que llevaría su nombre en el Instituto de Tecnología de Massachusetts con el fin de realizar experimentos en el campo de la física nuclear. En estos experimentos se perseguía sacar conclusiones sobre los núcleos de los átomos a partir de colisiones, para ello, era necesario acelerar partículas cargadas, que tras alcanzar granvelocidad chocaban contra blancos fijos. En 1931 ya había conseguido que dicho generador alcanzara diferencias de potencial de hasta 1 MV. Hoy día nos encontramos con sistemas pelletron (GENERADORES USADO EN ACELERADORES DE PARTICULAS) que pueden llegar a alcanzar voltajes de 25MV.
MONTAJE
El generador de Van de Graaff está constituido básicamente por un motor, una correa aislante, dos mallas dealuminio, dos semiesferas huecas de acero donde irá acumulándose la carga que transporte la correa. A continuación, en la figura se muestra con más detalle el montaje del artefacto.

1 Una esfera metálica hueca, formada por dos semiesferas de acero acopladas, una de ellas tiene en su base una apertura para posibilitar el paso de la correa aislante.
2 Soporte aislante de plástico que sostiene a laesfera por la parte superior y que se atornilla a un pié metálico.
3 Una correa o cinta de goma (aislante) que se mueve entre dos poleas 4 y 5. La polea 5 se acciona mediante un motor eléctrico.
6 y 7Dos mallas conductoras de aluminio situadas muy próximas a la correa pero sin llegar a tocarla.
Las piezas se unirán según la figura 1. Para ello no se empleará pegamento, sino tornillos. La esferametálica, va apoyada sobre el soporte de plástico sin necesidad de otra sujeción. En el anexo se mostrarán fotografías de las distintas piezas y algunas instrucciones más detalladas del montaje.
FUNCIONAMIENTO
Este generador no va a necesitar de un aporte de cargas desde el exterior para el inicio de su funcionamiento. El motor va a hacer girar el rodillo de la parte inferior que al entrar encontacto con la correa aislante va a producir una separación de cargas, es lo que se conoce como efecto triboeléctrico. Tanto el rodillo como la correa van a adquirir las mismas cargas pero de signo opuesto, esto va a depender de los materiales empleados en los mismos. Para el generador que hemos montado en nuestro caso el rodillo va adquirir carga negativa y la correa carga positiva (ver tabla 1).El rodillo induce cargas de distinto signo en la malla metálica inferior, el intenso campo eléctrico que se forma entre estos dos elementos ioniza el aire que los rodea. Las cargas de la malla de aluminio no abandonan el metal, pero se forma un plasma conductor debido al fuerte campo eléctrico creado, que hace que finalmente estas cargas se repelan (efecto Corona)
Es entonces cuando se va a formarun puente conductor para el movimiento de cargas. El rodillo va a atraer las cargas negativas, pero la correa va a atrapar muchas de ellas al pasar por la misma. En el rodillo la densidad de carga va a ser mayor que en la correa ya que por esta última se van a extender por una mayor superficie, además, la carga del rodillo va a ser muy intensa ya que dicha carga va a acumularse en dicha zona....