domingo, 9 de mayo de 2010

Generador de Van de Graff

INTRODUCCIÓN

Con este proyecto se quiere demostrar mediante un experimento de laboratorio la importancia de la energía estática, por medio de un generador de Van de Graff; un movimiento continuo generado por un motor que mediante el movimiento giratorio de su bobina interna produce un campo magnético que despide electrones por medio del rozamiento y la velocidad de una cinta en movimiento con un material conductor de energía, así se crea un campo de energía estática.

El generador de energía de Van de Graff tiene muchos usos en el diario vivir de la sociedad como en la producción de rayos x, la esterilización de alimentos y física nuclear para producir tensiones muy elevadas, logrando almacenar cargas eléctricas en un conductor. Poco a poco se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a la facilidad de su fabricación y los múltiples usos que tiene.

El generador se conoce como 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 generan según los elementos conductores que se conecten a ellos.

MARCO TEORICO

La energía estática o electrostática estudia los cambios producidos por la distribución de cargas eléctricas diferentes y el equilibrio estático de los cuerpos en reposo, esta aparece principalmente en el efecto de fricción de los cuerpos, esto genera una acumulación de cargas que hacen que un cuerpo gane o pierda electrones tanto positivos como negativos.

La energía estática se produce por la fricción; el frote o el rose de ciertos materiales conductores causando que los electrones pacen de un cuerpo a otro quedando uno siempre más negativo que el otro variando según la fuerza que se ejerza sobre ellos, correspondiendo a la tercera ley de newton que dice que “A toda acción corresponde una reacción igual y opuesta”.

Cuando las cargas eléctricas generadas por la estática son estacionarias se producen diferentes fuerzas en el mismo espacio en el que se está produciendo la energía. Por el otro lado las fuerzas pueden aplicarse, transmitirse o multiplicarse mediante el empleo de las maquinas simples; pero cuando la energía esta en movimiento produce unos efectos.

En la energía estática se produce un efecto llamado efecto Triboélectrico que es un tipo de electrificación causada por la polaridad, es decir, las fuerzas de las cargas producidas por diferentes cuerpos y el rozamiento de los mismos.

El físico Charles Agustín de coulomb (1736_1806) fue quien en 1765 determino la ley por la que se regían las manifestaciones eléctricas y estableció que en los cuerpos electrizados las acciones eléctricas entre ellos son directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadro de la distancia que los separa, dependiendo del medio (aire, agua, vacio, etc.) en que ambos se encuentran.

La electricidad estática se caracteriza porque el movimiento de electrones se realiza entre dos cuerpos diferentes. El equilibrio de un cuerpo neutro puede alterarse por frotamiento o por contacto con otro cuerpo, como se a descrito anteriormente.

Uno de los generadores de energía que utiliza la energía estática es el de van de Graf, creado por el físico estadounidense Robert J. Van de Graff Carreo (Nación en Alabama el 20 de diciembre de 1901 y murió 16 de enero de 1967), empezó realizando experimentos de física nuclear y aceleración de partículas con cargas, y en 1931 produjo un generador que lleva su nombre el cual podía alcanzar una diferencia de 1 mega voltio, con el fin de producir una diferencia de potencias muy alta y así poder acelera las partículas muy cargada. Más adelante decidió crear uno más grande, que podría generar 7 mega voltios. Con este invento logro ser parte del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

El generador de Van de Graff contiene un motor que produce movimiento, el cual hace que se genere una fricción entre el cilindro de vidrio y el material de cobre, esta fricción hace que el cobre se estimule, cargue su cuerpo de elementos positivos y libere unos electrones que se transportan a unos cables más delgados de cobre llamado (peine) y a un conductor metálico hueco, todo esto llamado “medio conductor”. Al tener los electrones por todo el conductor metálico se genera un campo de energía electro estática.

Este generador puede llegar a producir una diferencia de potencial de millones de voltios, llegando a ser más potente que un enchufe de las casas, pero aun siendo más potente que un enchufe no genera ningún peligro porque el campo en el que se genera es electroestático; lo cual implica que no hay una intensidad que recorra el medio conductor.

Al tocar este medio conductor 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 la resistencia del aparto 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.

RESULTADOS

· En el proyecto se pudo ver que al darle energía al motor atreves del cargador se produce un movimiento continuo que genera una fricción entre el vidrio y el cobre.

· Al estar en movimiento continuo el caucho, se liberan unos electrones los cueles hacen que se cargue la lata y producen el campo magnético.

· Se pudo comprobar que la energía que se transporta del medio conductor al cuerpo siempre busca la salido por los pelos de la cabeza, haciendo que estos se paren.

· La energía estática es lo que produce que las bandas obtengan electrones y así poderlos transmitir a la lata para que se pueda completar el experimento.

BILIOGRAFIA

· http://enciclopedia.us.es/index.php/Electricidad_estática

· http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff

· http://www.wisphysics.es/2008/02/generador-de-van-de-graaff

· http://www.buenastareas.com/ensayos/Generador-De-Van-De-Graaff/191628.html

· http://es.wikipedia.org/wiki/Electrostática

· http://www.unicrom.com/Tut_elect_estatica.asp

· http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

· http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/vanderGraff/GeneradorEVG_Trabajo.htm

· http://html.rincondelvago.com/estatica.html

· http://es.wikipedia.org/wiki/Robert_J._Van_de_Graaff

· http://www.terra.es/personal/flromera/cientifiv.htm

· http://museodelaciencia.blogspot.com/2008/03/generador-de-van-de-graaff.html

Libros

· principios de electrónica – Manuel Gómez.

· Principios Físicos de electricidad – Carlos Barco Gómez; Germán Barco Gómez; William Aristizabal Botero.


No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada