Generador de Van de Graaff: de la teoría a la práctica
Sobre Generador de Van de Graaff
Los generador de Van de Graaff es un experimentos de física que es visualmente uno de los más interesantes que se pueden realizar en el aula, y la cantidad de conceptos y fenómenos que se puede demostrar con es simplemente absurdo.
Básicamente, el generador de Van de Graaff utiliza la electrificación de fricción para funcionar, como se muestra a continuación:
Figura 1: Operación de un generador de Van de Graaff.
Una correa de caucho, cuando se mueve, electrifica por la fricción con los cepillos. La carga eléctrica en exceso causada por la electrificación se acumula en la esfera metálica superior, creando campos eléctricos de hasta 40 kV / m, suficiente para dependiendo de la situación, momentáneamente romper el aislamiento del aire y crear pequeño rayo.
Algunas dotes muy interesantes se pueden realizar con el generador. Por ejemplo, si se toca el generador y lo enciende mientras está de pie en el suelo, no pasará nada porque van a servir como motor de las cargas acumuladas en la pelota va al suelo. Pero cuando entras en un material aislante, es una base de madera o un taburete de plástico, los cargos ya no fluyen hacia el suelo, pero se acumulan en ti, haciendo un efecto similar a la mostrada en la imagen siguiente.
Figura 2: generador de Van de Graaff en acción.
Aunque el efecto de las puntas de repeler el cabello es visualmente interesante, el potencial del generador de Van de Graaff va mucho más allá. Utilizando otros accesorios que acompañan el kit, Otros experimentos pueden llevarse a cabo, tales como: tipo de electrificación, líneas de campo eléctrico, potencial eléctrico, diferencia de potencial eléctrico, cargado puntos, pararrayos, condensadores y otros.
Figura 3: La figura demuestra las primeras líneas de campo eléctrico entre dos potenciales de diferentes formatos. La segunda figura muestra la descarga eléctrica entre dos bolas de metal que forman el kit.
Consejos para la presentación
Una forma interesante para iniciar una presentación en clase, con el generador de Van de Graaff, está cuestionando los estudiantes con preguntas de todos los días, para comprobar su conocimiento previo del contenido. Por ejemplo:
«Ha intentado tocar los dos polos de una batería convencional (1,5 V) al mismo tiempo, el cierre de un circuito con sus dedos? ¿Qué pasó? Y con una batería de 9 V? Estoy un poco miedo de preguntar, y antes de seguir leyendo ya aDVERTENCIA: NO HACERLO !!! Pero lo que ocurre si se pone los dedos en el enchufe y lo que sucedería si se meten los dedos en 200.000V puede poner sus manos en 200.000V y sobrevivir «???
Si coloca sus dedos en los dos polos de una batería convencional o una batería de 9V, al parecer, no pasará nada, que no sienta nada. Y la razón es que el voltaje y la corriente son demasiado bajos. Sin embargo, mediante la colocación de los dedos en el enchufe de 110 V es suficiente para causar una descarga eléctrica peligrosa. Y para el cuerpo humano, cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la corriente, por lo que si la tensión en su casa es de 220V, es aún más peligroso. Pensando en 200.000V la situación es aún más trágico. A menos que utilice un generador como el de Van de Graaff de.
El gran secreto del generador de Van de Graaff es que a pesar de la tensión entre la bola y el suelo puede ser de hasta 200.000 voltios, la cantidad de carga es muy pequeña, por lo que podemos tocar el balón sin ningún problema. Al estar fuera de la corriente eléctrica involucrados, somos susceptibles a una descarga eléctrica mínima, algo más parecido a un pequeño bocado.
Los experimentos sugeridos
En función del contenido que se está explicando, el generador de Van de Graaff. Se puede utilizar para mejorar la actuación y el aprendizaje. El correcto funcionamiento del generador es un ejemplo interesante de la electrificación por fricción. Con la bola de metal electrificada, y una persona con las dos manos en contacto con el balón, podemos demostrar la electrificación por contacto, puntos cargados y para demostrar que la descarga eléctrica no depende de potencial, pero una diferencia de potencial. El estudiante, al estar aislado del suelo y en contacto con la esfera electrificada, es al mismo potencial de la esfera, el mismo efecto que se produce cuando un pájaro aterriza en un cable de alta tensión y no se lastime.
Otra forma de explorar el generador se aproxima a la esfera de metal más pequeño al más grande, haciendo que la neutralización de esta superficie y la formación de un pequeño rayo. Mientras que la rigidez dieléctrica del aire, en condiciones normales, es de alrededor de 10.000V / cm, cuando se mide aproximadamente a la distancia de la esfera más pequeña a la más grande de modo que se produzca la iluminación, los estudiantes pueden calcular aproximadamente el potencial de la esfera.
Además, cuando una lámpara fluorescente es aproximadamente la esfera electrificada, sin tocarse, tiende a iluminar. Esta es otra demostración del potencial eléctrico formado por la bola. La diferencia de potencial entre los dos extremos de la lámpara genera dentro de una pequeña corriente capaz de luz hacia arriba.
Hay muchas posibilidades para su uso en el aula del generador de Van de Graaff, algunas de las aplicaciones citadas y otros más se tratan en nuestro manual experimental que viene con el kit de productos. Son actividades que traerán encanto y el aprendizaje de uno de los más densos contenidos de la física. Merece la pena comprobar!