Generador De Van De Grafft
Páginas: 7 (1598 palabras)
Publicado: 6 de noviembre de 2012
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil de material aislante para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera conductora hueca. Las diferencias de potencial alcanzadas en un generador de este tipo pueden llegar a alcanzar los 5 megavolts. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayosX, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
Esta máquina está conformada por un motor conectado a una polea, de material conductor, conectado a una banda de escala intermedia en la serie triboeléctrica, que a su vez acciona a otra polea de material aislante. En la parte inferior, muy cerca a la banda (sin tocarla) hay un cepillo hecho de finos alambres decobre para enviar las cargas negativas a tierra; a su se coloca un cepillo en la parte superior para enviar las cargas positivas hacia la corteza de una esfera hueca de material conductor. Esto hace que la esfera se cargue y tenga una gran diferencia de potencial respecto a la tierra.
Fundamentos físicos
Electricidad por contacto: Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidadde electricidad estática. En realidad, este efecto no se debe a la fricción, pues dos superficies no conductoras pueden cargarse con sólo apoyar una sobre la otra. Sin embargo, al frotar dos objetos aumenta el contacto entre las dos superficies, lo que aumentará la cantidad de electricidad generada. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunosejemplos de estas sustancias son el caucho, los plásticos y el vidrio. Los objetos conductores raramente generan desequilibrios de cargas, excepto, por ejemplo, cuando una superficie metálica recibe el impacto de un sólido o un líquido no conductor, como en los transportes de combustibles líquidos. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena en la superficie decada objeto, a fin de estar lo más separada posible y así reducir la repulsión entre las cargas.
Campos eléctrico: El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre losefectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
La ley de gauss nos dice que el campo eléctrico al interior de una esfera conductora hueca es igual a cero. En su exterior podemos determinarlos si tratamos a una esfera como una carga puntual que se evalúa a una gran distancia. En dicho caso la esfera cumple con la siguiente relación.
Donde E representa el campo eléctrico, Eoes la permisividad en el vacio (8.85*10^-12 [C^2/N*m^2]), Q la carga y r la distancia desde donde consideramos la esfera.
Tensión eléctrica
Por tratarse de un material conductor las cargas están situadas en la superficie de la esfera siendo neutro su interior.
El potencial en el exterior de la corteza es equivalente al creado por una carga puntual de carga Q en el centro de la esferaPotencia
Se define como la tasa a la cual se gasta la energía. Si un joule de energía se gasta en transferir un coulomb de carga atreves del dispositivo en un segundo, entonces la tasa de transferencia de energía es un watt.
Supóngase que la diferencia de potencial entre el conductor hueco del generador de Van de Graaff y el punto sobre el cual se esparcen las cargas sobre la correa es V. Si lacorrea proporciona carga positiva a la esfera a razón de i Amper. Determinar la potencia necesaria para mover la polea en contra de las fuerzas eléctrica.
El trabajo que hay que realizar para que una carga dq positiva pase de un lugar en el que el potencial es cero a otro en el que el potencial V es
dW=Vdq
La potencia
Fuerza electromotriz
Se denomina fuerza electromotriz o fem al...
Esta máquina está conformada por un motor conectado a una polea, de material conductor, conectado a una banda de escala intermedia en la serie triboeléctrica, que a su vez acciona a otra polea de material aislante. En la parte inferior, muy cerca a la banda (sin tocarla) hay un cepillo hecho de finos alambres decobre para enviar las cargas negativas a tierra; a su se coloca un cepillo en la parte superior para enviar las cargas positivas hacia la corteza de una esfera hueca de material conductor. Esto hace que la esfera se cargue y tenga una gran diferencia de potencial respecto a la tierra.
Fundamentos físicos
Electricidad por contacto: Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidadde electricidad estática. En realidad, este efecto no se debe a la fricción, pues dos superficies no conductoras pueden cargarse con sólo apoyar una sobre la otra. Sin embargo, al frotar dos objetos aumenta el contacto entre las dos superficies, lo que aumentará la cantidad de electricidad generada. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunosejemplos de estas sustancias son el caucho, los plásticos y el vidrio. Los objetos conductores raramente generan desequilibrios de cargas, excepto, por ejemplo, cuando una superficie metálica recibe el impacto de un sólido o un líquido no conductor, como en los transportes de combustibles líquidos. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena en la superficie decada objeto, a fin de estar lo más separada posible y así reducir la repulsión entre las cargas.
Campos eléctrico: El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre losefectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
La ley de gauss nos dice que el campo eléctrico al interior de una esfera conductora hueca es igual a cero. En su exterior podemos determinarlos si tratamos a una esfera como una carga puntual que se evalúa a una gran distancia. En dicho caso la esfera cumple con la siguiente relación.
Donde E representa el campo eléctrico, Eoes la permisividad en el vacio (8.85*10^-12 [C^2/N*m^2]), Q la carga y r la distancia desde donde consideramos la esfera.
Tensión eléctrica
Por tratarse de un material conductor las cargas están situadas en la superficie de la esfera siendo neutro su interior.
El potencial en el exterior de la corteza es equivalente al creado por una carga puntual de carga Q en el centro de la esferaPotencia
Se define como la tasa a la cual se gasta la energía. Si un joule de energía se gasta en transferir un coulomb de carga atreves del dispositivo en un segundo, entonces la tasa de transferencia de energía es un watt.
Supóngase que la diferencia de potencial entre el conductor hueco del generador de Van de Graaff y el punto sobre el cual se esparcen las cargas sobre la correa es V. Si lacorrea proporciona carga positiva a la esfera a razón de i Amper. Determinar la potencia necesaria para mover la polea en contra de las fuerzas eléctrica.
El trabajo que hay que realizar para que una carga dq positiva pase de un lugar en el que el potencial es cero a otro en el que el potencial V es
dW=Vdq
La potencia
Fuerza electromotriz
Se denomina fuerza electromotriz o fem al...
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