Universidad Aeronáutica en Querétaro

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Proyecto Final

“Proyecto Querch”

(Generador de Van Der Graaff)

IAM 25-B

INTEGRANTES:

Ayala Carrasco Sergio

Rodríguez Correa Enrique

Fecha de realización: 20 de marzo al 13 de abril de 2015

Fecha de entrega de reporte: 14 de Abril de 2015

INTRODUCCIÓN.

Por medio de este proyecto se pretende demostrar los fenómenos de electrización por

contacto y la inducción de carga.

Igualmente se quiere hacer énfasis en que los altos voltajes (mas de 100,000 V) son

inofensivos para los seres humanos y que lo verdaderamente peligroso es la corriente

eléctrica alta. (Desde los 0,01 Amperios, es peligrosa y resulta mortal a partir de 0,10

Amperios)

ANTESCEDENTES.

Robert J. Van de Graaff diseñó en 1929 el generador eléctrico que llevaría su nombre en el

Instituto de Tecnología de Massachusetts con el fin de realizar experimentos en el campo

de la física nuclear. En estos experimentos se perseguía sacar conclusiones sobre los

núcleos de los átomos a partir de colisiones, para ello, era necesario acelerar partículas

cargadas, que tras alcanzar gran velocidad chocaban contra blancos fijos. En 1931 ya había

conseguido que dicho generador alcanzara diferencias de potencial de hasta 1 MV.

Teorica fisica

MATERIAL Y EQUIPO.

MATERIAL:

-motor eléctrico

-correa aislante

-mallas de aluminio

-Dos semiesferas huecas de acero

-Peine ionizador (x2)

-Rodillo (x2)

-Columna de apoyo

EQUIPO:

-Jaula de Faraday

DESARROLLO

1.-Semi esferas conductoras huecas.

Estas esferas se compraron ya hechas, normalmente se usan como cucharas de cocina;

son hechas de un material metálico (aluminio); estas esferas son colocadas en la parte

superior del generador y se sostienen por soportes aislantes, colocadas en un soporte que

está conectado a tierra; es aquí donde toda la acción y la esencia del experimento se

puede observar.

2.-Correa aislante

Para esta parte del experimento, se probaron 3 materiales para la correa (tela, cinta de

aislar y fomi), obteniendo mejores resultados con el fomi que con la cinta de aislar y nulos

con la tela. Se ensambla al generador, de la siguiente manera:

La correa se coloca entre los dos rodillos sacando el eje superior, ya que el inferior está

sujeto al motor, de tal forma que se vea como una banda trasportadora.

3.- MONTAJE DEL GENERADOR DE VAN DE GRAAF

-La estructura principal es el soporte conectado a tierra; en este soporte estarán

montadas las partes del generador.

Se comienza con el rodillo y la correa, se unen de manera que se convierta en una banda

transportadora.

Posteriormente se coloca las semiesferas en el extremo superior del generador y se fijan.

Inmediatamente los peines ionizadores son colocados en cada rodillo del generador.

PROCEDIMIENTO Y ARREGLO EXPERIMENTAL.

1-ESQUEMA DEL GENERADOR:

Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy próximas pero no tocan a la cinta.

La rama izquierda de la cinta transportadora se mueve hacia arriba, transporta un flujo continuo de carga positiva hacia el conductor hueco A. Al llegar a G y debido a la propiedad de las puntas se crea un campo lo suficientemente intenso para ionizar el aire situado entre la punta G y la cinta. El aire ionizado proporciona el medio para que la carga pase de la cinta a la punta G y a continuación, al conductor hueco A, debido a la propiedad de las cargas que se introducen en el interior de un conductor hueco.

A continuación se muestra una serie triboelectrica, esencial para mi proyecto:

RESULTADOS.

1. Conseguimos los materiales

a. Una base de madera

b. 2 cucharones de aluminio

c. Recipiente de plástico

d. 2 ejes

e. Cinta

f. Cables

g. Motor

2. Fijamos el motor a la base

3. Cortamos los cucharones para darles formas semiesféricas

4. Hicimos varios agujeros al recipiente de plástico

5. Fabricamos la cinta

6. Pelamos los cables para hacer los cepillos.

7. Ensamblamos todo y pegamos con silicón.

Por fácil que parezca, nuestro proyecto tuvo varios “desafíos” que se fueron presentando

a lo largo del ensamble y las primeras pruebas. El principal problema fue pasar el torque

del motor de ventilador a la flecha, ya que no embonaban, tuvimos que probar con varias

flechas, lo que ocasionó el problema dos, el largo de la cinta era insuficiente o sobrante,

teniendo que modificarla de nuevo. Este proceso nos llevó mucho tiempo y el resultado

final, me sigue pareciendo temporal, se probará una última modificación intentando

soldarlo. Otro de los problemas fueron los cables, al parecer utilizamos al principio unos

muy gruesos para mayor facilidad al utilizarlos pero no daban resultados favorables, un

cambio de estos por unos más delgados e incluso con menos fibras, generaron mayor

voltaje. El último de los problemas surgió al encenderlo, suele trabarse la flecha al iniciar,

de aquí surge el planteamiento de esa última modificación y también agregaremos unas

patas con peso.

CONCLUSIONES.

En resumen, los efectos de electrificación observados en el proyectos son meros

fenómenos eléctricos muy sencillos; para explicarlo de mejor forma, todo tiene su origen a

nivel microscópico, si, en los Átomos. .Algunos átomos tienen más facilidad para perder

sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando

entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. (la serie

triboelectrica es una tabla creada por un científico hace uno cuantos años atrás, donde se

observan materiales ordenados de acuerdo a su capacidad de atraer o dar electrones). Si

un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material,

dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica.

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas

negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus

correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte

compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, el

resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga

eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo

neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de

su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea

negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a

una cesión de electrones.

¿Algo confusa la explicación? Si! Un poco pero en pocas palabras, a lo que me refiero es:

en este proyecto es donde se observa de manera clara el cómo se cumplen la ley de

conservación de carga.