APLICACIONES DE LA ELECTROSTATICA
BRYAN ALEXANDER GARCIA GARCIA
FISICA DE CAMPOS AD
LIC. BERNARDO NUÑEZ
CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA CUC FACULTAD DE INGENIERIA FISICA DE CAMPOS AD BARRANQUILLA 2011
INTRODUCCION Los principios de la electrostática han sido la base para el desarrollo de diversos dispositivos con diferentes aplicaciones. Entre estos se encuentran los generadores electrostáticos para acelerar partículas elementales, los precipitadores electrostáticos utilizados para reducir la contaminación atmosférica de las centrales carboeléctricas, y la xerografía que ha revolucionado la tecnología del procesamiento de imágenes. A continuación describiremos el principio de funcionamiento de cada uno de ellos.
Electrostática La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales.
Aplicaciones de la electrostática La aplicación más común e importante de la electrostática son los aparatos eléctricos, como son televisores, computadoras, hornos de microondas, teléfonos celulares, etc. Estos aparatos nos han dado grandes ventajas, ahorran tiempo, trabajo ó simplemente nos entretienen ó facilitan la vida, sin embargo, las ondas electromagnéticas que emiten pueden llegar a tener efectos negativos en nuestra salud. •
Las radiaciones electromagnéticas de frecuencia muy alta, como los rayos gamma, que contienen una energía fotónica suficiente como para romper los enlaces químicos que mantienen unidas las moléculas de las células. Son, por tanto, capaces de dañar el ADN. Aunque la energía fotónica de la radiación no ionizante -frecuencias de 1 a 1017 Hz- es demasiado débil para romper enlaces químicos, también tiene efectos biológicos, como son el calentamiento y la inducción de corrientes eléctricas en los tejidos y células.
Fuentes •
Menos de 3 KHz: Trenes de levitación magnética, resonancia magnética para el diagnostico médico, líneas de alta tensión, relámpagos, refrigeradores, secadores de pelo...
•
De 3 KHz a 30 MHz: Monitores de computadora, sistema antirrobo, antenas de radionavegación, radiodifusión modulada y AM, antenas de radioaficionados...
•
De 30 MHz a 300 GHz: Sistemas de antirrobo, celulares, antenas de estaciones base de telefonía celular, radares, hornos de microondas, antenas de estaciones de TV...
OTRAS APLICACIONES…
-
Aceleradores electrostáticos (acelerador de partículas).
Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas. De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy inestables y duran menos de un segundo, o bien, permite estudiar más a fondo las partículas que fueron colisionadas por medio de las que fueron generadas. Hay dos tipos básicos de aceleradores de partículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas. Los aceleradores de partículas imitan, en cierta forma, la acción de los rayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Sin embargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar estas partículas generadas, y su proceso de desintegración. Ese estudio de partículas, tanto inestables como estables, puede ser en un futuro útil para el desarrollo de la medicina, la exploración espacial, tecnología electrónica, etcétera.
-
El generador de Van de Graaff:
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular 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 5megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear. El 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.
-
Precipitador electrostático
Una importante aplicación de la descarga eléctrica en gases es un dispositivo llamado Precipitador electroestático. Este aparato se utiliza para eliminar partículas de materia de los gases de combustión, reduciendo de ese modo la contaminación del aire. En especial es útil en centrales carboeléctricas y en operaciones industriales que generan grandes cantidades de humo. Los sistemas actuales son capaces de eliminar más de 99% de la ceniza y el polvo (en peso) del humo.
-
Xerografía
El proceso de obtención de imágenes electrostáticas tiene lugar sobre una lámina delgada de un material fotoconductor que está apoyado sobre un soporte metálico conectado a tierra. Un fotoconductor es un sólido que es buen aislante en la oscuridad pero que resulta capaz de conducir la corriente eléctrica cuando se expone a la luz. En la oscuridad, se deposita carga electrostática uniforme sobre la superficie del fotoconductor. Esta etapa de carga se realiza mediante una descarga positiva en corona que rodea un alambre fino mantenido a unos + 5000 V aproximadamente. Esta corona se hace pasar por la superficie fotoconductora, esparciendo iones positivos sobre ella y cargándola a un potencial de + 1000 V. puesto que la carga es libre para fluir dentro del soporte de metal conectado a masa, se desarrolla una carga igual y opuesta inducida en la interfase metal-fotoconductor. En la oscuridad del fotoconductor no contiene ninguna carga móvil y la gran diferencia de potencial persiste a través de esta capa de dieléctrico, que sólo tiene 0,005 cm de espesor.
