Generador de van de graaff

GENERADOR DE VAN DE GRAAFF
HISTORIA
Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado inicialmente por el físico Robert J. Van de Graaff en el MIT alrededor de 1929 para realizar experimentos 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 losnúcleos 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 de potencial de 1 megavoltio. 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. Sinembargo, 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 y ciclotrones. Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de Van de Graaff por la facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos. Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, conel propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de voltios) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco.
El generador del Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es ungenerador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. Es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta y dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre, y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil paraacumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
Existen dosmodelos básicos de generador:
• El que origina la ionización del aire situado en su parte inferior, frente a la correa, con un generador externo de voltaje (un aparato diferente conectado a la red eléctrica y que crea un gran voltaje)
• El que se basa en el efecto de electrización por contacto. En este modelo el motor externo sólo se emplea para mover la correa y la electrización se producepor contacto. Podemos moverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor.
En los dos modelos las cargas creadas se depositan sobre la correa y son transportadas hasta la parte interna de la cúpula donde, por efecto Faraday, se desplazan hasta la parte externa de la esfera que puede seguir ganando más y más hasta conseguir una gran carga.
FUNCIONAMIENTO
Una correa transporta lacarga eléctrica que se forma en la ionización del aire por el efecto de las puntas del peine inferior y la deja en la parte interna de la esfera superior.
Veamos el funcionamiento de uno didáctico construido con un rodillo inferior recubierto de moqueta de fibra y el rodillo superior hecho de metal.
El rodillo inferior está fuertemente electrizado (+), por el contacto y separación (no es unfenómeno de rozamiento) con la superficie interna de la correa de caucho. Se electriza con un tipo de carga que depende del material de que está hecho y del material de la correa.
El rodillo induce cargas eléctricas opuestas a las suyas en las puntas del “peine” metálico.
|[pic] |El intenso campo eléctrico que se establece entre el rodillo y las puntas del “peine”...