MARCO TEORICO

I. OBJETIVOS:

Realizar una serie de experiencias con el generador de Van der Graaff.

II. RESUMEN:

Usando el generador de Van der Graaff realizamos experiencias con las tiras de papel y el papel picado. Aprendimos a modularlo y a hacer tierra para quitar cargas que no ayuden al proceso.


III. FUNDAMENTO TEÓRICO:

El generador de Van der Graaff, GVG, es un aparato utilizado para crear grandesvoltajes. En realidad es un electróforo de funcionamiento continuo.
Se basa en los fenómenos de electrización por contacto y en la inducción de carga. Este efecto es creado por un campo intenso y se asocia a la alta densidad de carga en las puntas.
El primer generador electrostático fue construido por Robert Jamison Van der Graaff en el año 1931 y desde entonces no sufrió modificacionessustanciales.
Existen dos modelos 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 seproduce por contacto. Podemos moverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor.
Nosotros vamos a construir y a estudiar uno de este último tipo, que coincide con los generadores didácticos que existen en los centros docentes.
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, sedesplazan hasta la parte externa de la esfera que puede seguir ganando más y más hasta conseguir una gran carga.

Consta de:
1.- Una esfera metálica hueca en la parte superior.
2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de la izquierda, pero que es necesaria para soportar el montaje.
3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y elinferior movido por un motor conectado a su eje.
4.- Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a tierra y el superior al interior de la esfera.
5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes de carbono que la harían conductora).
6.- Un motor eléctrico montado sobre una base aislante cuyoeje también es el eje del cilindro inferior. En lugar del motor se puede poner un engranaje con manivela para mover todo a mano.
Funcionamiento
Una correa transporta la carga 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 inferiorrecubierto de moqueta de fibra y el rodillo superior hecho de metal.
El rodillo inferior está fuertemente electrizado (+), por el contacto y separación (no es un fenómeno 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. Ver escala triboeléctrica.
El rodillo induce cargaseléctricas opuestas a las suyas en las puntas del “peine” metálico.

El intenso campo eléctrico que se establece entre el rodillo y las puntas del “peine” situadas a unos milímetros de la banda, ioniza el aire.
Los electrones del peine no abandonan el metal pero el fuerte campo creado arranca electrones al aire convirtiéndolo en plasma.
El aire ionizado forma un plasma conductor -efecto Corona- y alser repelido por las puntas se convierte en viento eléctrico negativo.
El aire se vuelve conductor, los electrones golpean otras moléculas, las ionizan, y son repelidas por las puntas acabando por depositarse sobre la superficie externa de la correa.
Las cargas eléctricas negativas (moléculas de aire con carga negativa) adheridas a la superficie externa de la correa se desplazan hacia arriba....