Generador de van der graff

Fundamento matemático, geométrico y físico.

1. Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-sede Latacunga Física II Tema: Generador de Van Der Graff. Estudiante: Lizbeth Zulay Camacho Pinta.

2. ¿ Que es un generador de van der Graff ? 1

3. Generador de Van Der Graff El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta. [1] Figura 1. Esquema del Generador Van Der Graaff [2]

4. Análisis Geométrico.   Figura 2. Partes del Generador de Van Der Graaff [ 3 ] Una esfera metálica hueca en la parte superior. Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de la Figura 4. , pero que es necesaria para soportar el montaje. Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y el inferior movido por motor conectado a su eje. Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a tierra y el superior al interior de la esfera. Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes de carbono que la harían conductora). Un motor eléctrico montado sobre una base aislante cuyo eje también es el eje del cilindro inferior. En lugar del motor se puede poner un engranaje con manivela para mover todo a mano. [4]

5. Bases matemáticas.

6. Principios 2

7. Principios del Generador de Van Der Graaff. Faraday explicó cómo se genera la transferencia de cargas a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga a una esfera tocando en su interior, todas las cargas van a la esfera debido a la fuerza de repulsión para de esta manera pasan a una nueva superficie externa. [5] Inducción de carga. Efecto de las puntas: La ionización es el proceso químico físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutra. [6] Electrización por frotamiento triboelectricidad. En el generador intervienen cargas positivas y negativas las cuales describiremos a continuación.

8. Aplicaciones. Como sabemos, la base de la Ingeniería Química es el diseño y control de Procesos Químicos. Para ello, se utilizan muchos equipos y materiales que facilitan esta labor, o incluso que forman parte de la fase de un proceso. El electromagnetismo trajo a la Ingeniería Química aparatos esenciales para su avance y desarrollo. En concreto nombraremos dos: el motor eléctrico y el dínamo. Ambos derivan de la inducción magnética y facilitan el desarrollo de determinados procesos químicos. Describiremos el funcionamiento de cada uno de ellos. Motor eléctrico: Un motor eléctrico es un dispositivo que funciona con corriente alterna o directa y que se encarga de convertir la energía eléctrica en movimiento o energía mecánica. Desde su invención, los motores eléctricos han pasado a ser herramientas muy útiles que sirven para realizar múltiples trabajos. Dínamo: Un dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua.

9. Análisis matemático 3

10. Formulas Calculo para la intensidad de la carga Calculo para la intensidad del campo eléctrico Calculo de la capacitancia

11. Procedimiento de armado 4

12. Materiales. Tabla 1. Materiales del Generador de Van Der Graaff Figura 4 . Materiales Generador de Van Der Graaff

13. Procedimiento. Se arma la base con la madera. Alargamos la parte del motor para que ingrese al tubo PVC, con la ayuda de una pintura y enrollamos con teflón. Realizamos las respectivas medidas de altura del motor en el tubo PVC para realizar dos agujeros y pueda pasar con facilidad el motor. Medimos la altura a donde queremos realizar el otro rodillo y señalamos. Medimos el diámetro del tubo para poder cortar aun marcador y luego pasamos el tubo de plástico por la mitad del marcador. Ahora los fomis vamos a medir pasando entre los dos rodillos y poder hacer una banda la cual generara la fricción. Medimos la banda en conjunto con el motor que no haya ninguna dificultad. Vamos a ´pasar un alambre de cobre por la parte inferior del tubo PVC y lo vamos a colocar a una distancia prudente que genere fricción. En la parte superior hacemos un peine con el alambre de cobre para colocar en la parte superior del otro rodillo a una distancia prudente. Cortamos la tapa de la lata para poder ubicarla en la parte superior. Revisamos que el alambre de cobre toque la lata. Observamos que sucede. Medimos el voltaje que esta generando para los respectivos cálculos.

14. Cálculos 5

15. Conclusiones 6

16. Mediante la investigación realizada y análisis de resultados se concluye que: El tiempo de la carga del generador de Van Der Graaff es proporcional a la velocidad del motor. Los rodillo y la correa son la parte fundamental del Generador de Van Der Graaff por que los materiales con que se hagan los rodillos inferiores y superior, correo o banda, la esfera se cargara negativamente o positivamente y la generación de cargas será optima y se evitara descargas. Como se pudo ver en el anterior desarrollo el Generador de Van Der Graaff es un dispositivo que genera electricidad estática basándose en los fenómenos de electrización por contacto, es muy útil en la física. Además, actualmente es uno de los instrumentos más usados para desarrollar nuevas tecnologías de rayos x.

17. Referencias [1] Guerrero, D. Flores, A. (2018). ‘’¿Que es el Generador de Van der Graaff?’’. < http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Presentacion-Generador-vandeGraaff_23083.pdf>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [2] Duran, A. (2019). ‘’Esquema del Generador de Van Der Graaff’’. < https://sites.google.com/site/proyectoselectromagnetismo/home/generador-de-van-de-graff>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [3] Teleinformación . (2019).‘’Generador de Van der Graaff’’. < http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/vanderGraff/GeneradorEVG_Trabajo.htm>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [4] Atihuila . (2018) ‘’ El Generador de Van der Graff didáctico del Instituto’’. <http://ati.huila.edu.co/pluginfile.php/988/mod_resource/content/1/Manual%20-Van-Der-Graff.pdf>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [5] Wordpress . (2018). ‘’Como funciona un Generador de Van Der Graaff’’. <https://losfisicos2.wordpress.com/como-funciona/>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [6] Barba, M. (1975). ‘’ Diseño de un generador electrostático de Van Der Graaff para prueba de equipos con corriente continua’’. [Consulta: 2 de abril del 2021] [7] Manopdf . (2018). ‘’ Generador Electroestático de voltaje Van de Graaff’’. <https://nanopdf.com/download/archivo-word-de-los-capitulos_pdf>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [11] Fisicalab . (2017). ‘’Ley de Coulomb’’. < https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-coulomb>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [13] Giiraldo , E. (2015). ‘’Ley de coulomb’’. <http://fisicafacilmente.blogspot.com/2015/09/ley-de-coulomb.html > [Consulta: 2 de abril del 2021] [12] Concepto.de . (2020). ‘’Campo Eléctrico’’. < https://concepto.de/campo-electrico/#:~:text=La%20carga%20el%C3%A9ctrica%20positiva%20genera,Coulomb%20(N%2FC).>. [Consulta: 2 de abril del 2021] [14] Significados. (2019). ‘’Campo Eléctrico’’. < https://www.significados.com/campo-electrico/>. [Consulta: 2 de abril del 2021]