Generador de van der Graaff
Realización y análisis en experimento casero Curso: Electromagnetismo Sección: [ICVE1503-001] Profesor: Gustavo Navarro Integrantes: Victor Labra
20-06-2014
Introducción En el siguiente informe se llevara a cabo la realización de un experimento de forma casero, esto quiere decir que los materiales a ocupar estarán enfocados a ser reciclados para minimizar el costo del experimento. Los fenómenos en la naturaleza pueden recrearse realizando diferentes tipos de pruebas, gracias a esto el físico Robert J. Van de Graaff se enfocó en realizar experimentos en base a la física nuclear en ello aceleraba partículas cargadas y las hacia chocar contra objetos detenidos a una gran velocidad, gracias a todas sus observaciones el año 1929 pudo crear un generador llamado por su nombre van der graaf , y este lograba generar alrededor de 1 megavatios.
Objetivos Comprender el funcionamiento del Generador de Van de Graaff Observar fenómenos de atracción y repulsión eléctrica Inducir dipolos en distintos cuerpos Verificar si ciertos cuerpos están cargados Comprobar y visualizar los efectos de punta Comprobar y visualizar los efectos del viento eléctrico Aislar un cuerpo de los efectos de un campo eléctrico Poder realizar el experimento con la mayoría de los materiales reciclados.
Introducción Teórica Todos los materiales tienen características: Los más positivos pierden electrones y los más negativos roban electrones, esto se puede observar claramente frotando algunos objetos y los resultados serán de atracción o repulsión. En el experimento el motor hace girar la goma. Esta va alrededor del tuvo pvc y le roba electrones. La banda de goma es más grande que el tubo de pvc. Los
electrones robados del pvc se distribuyen por toda la banda de goma. La carga positiva del pvc atrae electrones de la lata superior. Estos electrones cargan el aire saliendo de la lata o platina. El aire es repelido por la lata y atraído al pvc. Pero el aire cargado no puede llegar al pvc, porque la banda de goma se interpone. El aire cargado llega a la goma y le transfieren electrones. La banda de goma llega a la lata de abajo y Los electrones en la goma empujaran los electrones de la lata inferior. Los electrones de la lata son alejados y se van a tierra o a la persona que está agarrando la lata inferior. Las puntas de la lata son ahora positivas y ellas jalan a los electrones de cualquier molécula de aire que las toque. Estas moléculas positivamente cargadas son repelidas por la lata con la misma carga y son atraídas por los electrones de la goma. Cuando llegan a ésta, recoge de nuevo sus electrones y la goma y el aire pierden su carga. La banda de goma está ahora lista para robar más electrones del tubo de vidrio. La lata de arriba está conectado a la esfera. Tiene carga positiva y atrae electrones de la lata, las cargas positivas de la lata se alejan unas de otras y Se transfieren electrones a la esfera de metal usando la banda de goma para esto. En poco tiempo la esfera de metal pierde tantos electrones que se vuelve 12 000 voltios más positivo que la conexión a tierra. Si la esfera fuese más grande se llegaría a un voltaje más alto. El Aire se ioniza en un campo eléctrico de unos 50 000 voltios por centímetro. El aire ionizado conduce la electricidad como un cable. Se puede ver el aire ionizado conduciendo electricidad cuando se calienta tanto que emite luz, en este caso le llamamos chispa eléctrica.
Materiales Un motor de máquina de coser. Tornillos bolillas y tuercas para afirmar. Madera como soporte. Banda de caucho (Blay de un balón de futbol) Tuvo de pvc. Tuvo de pvc grande (sacado de un soporte de piscina) Platinas de aluminio para afirmar estructura. 2 bolos de metal. Un anillo de goma. Una platina sacada de lata de bebida, cable.
Método experimental Primero se harán las mediciones para fijar el motor a la base de madera con ello ocuparemos las platinas de aluminio para hacer una estructura que quede sobre el motor, fijar las platinas a la base luego quedara el motor fijo. Al tuvo sacado de la piscina se le harán los orificios para colocar los ejes donde posteriormente ira la cinta de caucho, para realizar la esfera metálica se unieron dos bolos de la cocina que fueron cortados y colocados uno encima del otro, la lata inferior se fijó con un tornillo esa estará próxima a la banda de caucho, en el eje superior se colocó una lata platina que ira rozando la banda de goma esta lata superior está conectada a la esfera.
Montaje experimental
Lo que pasara al girar el motor:
Las cargas negativas suben por la banda llegando a la Esfera metálica cargándola negativamente.
Resultados Para probar el buen funcionamiento del experimento: Se conectó a la esfera algo liviano, en este caso tiras de papel, también pueden ser mechones de pelo etc., estas adquirieron carga del mismo signo por tanto se alejaron de la esfera, elevándose los cuerpos conectados. También re realizo otra prueba que consistía en acercar una bola esférica de metal con ello se observó un arco voltaico (chispa) visible provocada por la acumulación excesiva de cargas. Y podríamos seguir enumerando experiencias similares ya que conocemos el funcionamiento por fricción, que causa repulsiones en diferentes objetos.
Análisis Comparando nuestros resultados con otros experimentos más profesionales podemos deducir que mientas más grande las esfera que acumula cargas, más grande serán el poder de las repulsiones o el arco voltaico será más visible. Ahora si cambiáramos el motor a uno con más revoluciones se cargaría más rápido nuestro cuerpo que acumula las cargas. El arco voltaico visible a los ojos se produce producto del aire que se ioniza , este aire se hace conductor de electricidad como una especie de cable ,Se puede ver el aire ionizado conduciendo electricidad cuando se calienta tanto que emite luz, en este caso le llamamos chispa eléctrica.
Una vez conociendo el funcionamiento podemos varían los materiales con ellos introduciremos una clasificación llamada serie triboelectrica. Los Más positivos (en este extremo pierden electrones) asbesto pelo de conejo vidrio cabello nylon lana seda papel algodón
goma dura goma sintética poliester plastoform orlon saran poliuretano polietileno polipropileno Cloruro de Polivinilo (tubo PVC) teflon goma de silicona Los Más negativos (en este extremo roban electrones) Practica análoga al frotar un globo con nuestro cabello observaremos una atracción del cabello hacia el globo. (EXPLICACION IMPORTANTE) Cuando el globo hizo contacto con tu cabello, las moléculas de goma rozaron las moléculas de cabello. Al tocarse, las moléculas de goma atraen electrones de las moléculas del cabello. Al apartar el globo del cabello, algunos de esos electrones se quedan en el globo, dándole una carga negativa. Los electrones extra en el globo repelen a los electrones en la pared empujándoles de la superficie. La superficie de la pared se queda con una carga positiva, porque hay menos electrones que cuando era neutra. La pared con carga positiva atrae al globo negativo con fuerza suficiente como para mantenerlo pegado contra sí. Si seleccionamos materiales y los frotamos unos con los otros, podemos encontrar cuales se quedan con carga negativa y cuales con carga positiva. Podemos tomar estos objetos en pares y colocarlos en una lista; del más positivo al más negativo. Y con ellos construir un nuevo generador de van der graaff con otros materiales.
Conclusión Una vez finalizada los experimentos podemos decir que las diferentes características de los objetos pueden generar diferentes situaciones y con ellos sacar provecho como el fenómeno explicado, que podemos acumular más de 12000 voltios y tan solo realizando un roce entre diferentes materiales. Podemos decir que se cumplieron los objetivos a cabalidad ya que se realizaron las diferentes experiencias y observaciones , se logró entender el funcionamiento del generador , y poder decir que se pueden variar los materiales a que existe una gama de materiales ocuparles los cuales se ocuparon los materiales más reciclados encontrados.
Referencias http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/basicas/fisica2/GENERADOR__DE_ _VAN__DE__GRAAFF_(1).pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagwebciencias/pagweb/Los_ta lleres_de_ciencias/electricidad_y_magnetismo/electrostatica_generador_vdg.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_triboel%C3%A9ctrico http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm https://sites.google.com/a/udlanet.ec/electromagnetismo/home/generador-de-vander-graff-caserp
