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Practica 2: Generador Van De Graaff

Alcaraz Lemus Julián, Quezada Ernesto, Castillo Granados Fernando, Soto Soto Miguel Ángel.

Academia de Física Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato

Instituto Politécnico Nacional FerPCAG95@hotmail.com

Resumen

En el laboratorio de física elaboramos un generador de Van De Graaff con el objetivo de

analizar los fenómenos que rondan este aparato como la transmisión de carga a una

esfera hueca de faraday, la carga por inducción, la electrización por frotamiento que es

conocida también como triboelectricidad el generador de Van De Graaff utiliza una cinta

móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera

metálica hueca, este generador consiste en una cinta transportadora de material aislante

motorizada, que transporta carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la cinta

por inducción en la cinta, ya que la varilla metálica o peine, está muy próxima a la cinta

pero no en contacto. La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo por

medio de otro peine o varilla metálica que se encarga de producir energía lo cual

contribuyo a observar el fenómeno entré las cargas producidas.

Introducción

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 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 de potencial de 1 mega voltio.

En la actualidad existen generadores de electricidad capaces de alcanzar diferencias de

voltajes 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 y ciclotrones.

Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de Van De Graaff por la

facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos. Este generador es una fuente

de corriente o de intensidad medida en amperios con símbolo (A), esto quiere decir, que

provoca una intensidad determinada y hace que no cambie con el tiempo, es todo lo

contrario a una pila o batería que genera una fuente de tensión continua y proporciona

una diferencia de potencial constante. Lo que cambia entre estos es la intensidad que

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generan según los elementos conductores que se conecten a ellos nosotros podemos

notar estos fenómenos simplemente con tocar este medio conductor, al tocarlo hace que

nos convirtamos en un hilo conductor, aunque no se percibe nada, la energía se va a

repartir en la superficie del cuerpo buscando un medio de escape por aquellos lugares

con terminación más puntiaguda, como pueden ser los dedos o los pelos de la cabeza.

Para que este efecto sea más seguro se puede poner encima una material de plástico u

otro material aislante, aunque no es necesario porque la intensidad que produce el

generador es inferior.

El generador de Van De Graff está diseñado para no proporcionar más de un par de

miliamperios de corriente, de modo que puede dar un pequeño calambre similar a los que

pueden dar en las piernas después de hacer mucho ejercicio físico. Por lo tanto, no es

peligroso.

El generador también puede aumentar y a medida que el medio conductor se va

cargando el aire a su alrededor se va ionizando, pero produce una menor resistencia y el

aumento del voltaje para que se genere un intensidad constante, hasta que llega un punto

en el que aire de “perfora” y ya no sigue conduciendo cargas. Lo que genera que el medio

conductor ya no se pueda carga más.

I. Procedimiento

Materiales

Tubo de PVC Rodillo de teflón Banda de caucho Cable gemelo Motor de 12v Adaptador de 12v Fusible cubierto por tela Base de madera Lata de aluminio Experimento 1.- Se empieza haciendo ejes para sostener el rodillo de teflón o usar algún elemento como eje, en un tubo de PVC. 2.- Se tienen que hacer los respectivos huecos en la parte inferior para colocar el eje con el rodillo de teflón. 3.- Cortar un pedazo de tubo, como una ventana para colocar alambre de cobre que hará fricción junto con el rodillo de teflón. 4.- Junto al eje de teflón se debe pegar el motor eléctrico para hacer el respectivo funcionamiento y también colocar la banda de caucho para el rozamiento. 5.- En la parte superior del tubo se debe hacer dos huecos más por los que pasará el eje de la polea superior y que irá, también la banda de caucho para su respectiva fricción. 6.- Se necesita, además, un alambre de cobre en forma de escoba para la polea superior, se coloca muy próxima pero sin tocarla. 7.- Se asegura el cable en la parte superior sujetado con algún material.

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8.- Se cubre la parte superior con una lata. 9.- El generador está listo. Se enciende el motor eléctrico para observar su funcionamiento. 10.- Cortar papel normal o de servilleta en pedazos muy pequeños y acercarlos a la lata, éstos serán atraídos por la lata cargada y se pegarán a la misma.

II. Interpretación de resultados

Para esta práctica no hace falta la elaboración de tablas o gráficos ya que la finalidad de

la misma era la construcción de un prototipo de generador Van De Graaf y no hace falta

elaborar una recopilación de repetición de resultados obtenidos al elaborar el experimento

ya que no los hubo.

III. Verificación de resultados

Los resultados teóricos esperados de la practican hacían mención de elaborar un

generador Van De Graaf funcional que mediante la frotación e inducción de cargas fuese

capaz de alterar la polaridad de ciertos materiales como por ejemplo el de tiras de

aluminio igualando los resultados obtenidos en la práctica del electroscopio.

El resultado al cual se llego resulto satisfactorio ya que el generador construido cumplió

con las expectativas ya que es capaz de alterar la polaridad de los materiales como se

tenía previsto en la teoría.

IV. Conclusiones

Llegamos a la conclusión de que el generador es funcional y apto para las expectativas

teóricas ya que logro satisfacer y reproducir los resultados esperados. Para esta práctica

fuimos capaces de corroborar datos ya existentes mediante la elaboración de un

generador Van De Graaff, en simples términos logramos respaldar una hipótesis que por

cierto resulta ser cierta.

V. Referencias

https://sites.google.com/a/udlanet.ec/electromagnetismo/home/generador-de-van-der-graff-caserp

Física para ciencia e ingeniería, Raymond Serway, 7ED.

Generador Van De Graaff 16 de Febrero de 2014 18 de Febrero de 2014