Experiencias con el Generador de Van der Graaff
Objetivo
  • Realizar una serie de experiencias con el generador de Van der Graaff.
Introducción
El generador Van der Graaff va a ser el protagonista de una serie de experiencias que pretendemos realizar en las que vamos a poner de manifiesto diversos fenómenos relacionados con la electrostática.
Materiales
  • Generador de van der graff
  • Cubeta de Faraday
  • Aguja de descarga
  • Molinete electrostático
  • Mechón de pelo
  • Unidad de "partículas vibradoras"
  • Lámpara
  • Flaneras individuales de aluminio
Cubeta de Faraday

Cubeta de Faraday

La cubeta de Faraday se conecta en el enchufe de 4 mm en la parte superior de la cúpula. La barra acrílica se inserta al vastago interior a la cubeta de manera que el hilo y la partícula metalizada se puedan colgar tanto por dentro como por fuera de la cubeta. Ponemos el generador en funcionamiento hasta que se cargue y entonces paramos el generador durante este experimento. Cuando la partícula se cuelga por dentro de la cubeta, su comportamiento demuestra que la superficie interior de la cubeta no está cargada. Cuando la partícula cuelgue por fuera será evidente que la carga se sitúa en la superficie exterior del conductor.

Generador de Van der Graaff con cubeta de Faraday
Generador de Van der Graaff con aguja de descarga

Aguja de descarga

La aguja de descarga se enchufa en la parte superior de la cúpula con la aguja señalando hacia arriba. A oscuras se puede observar una descarga de la punta. La corriente que fluye desde la aguja se puede medir y también se observa que la cúpula no puede producir una chispa grande puesto que la cúpula no puede alcanzar un voltaje muy alto si una punta afilada está unida a la cúpula. También se puede acercar la llama de una vela a la punta y el viento electrostático generado por la ionización del aire hará mover e incluso apagar la llama.

Molinete electrostático

El molinete electrostático se puede situar sobre la punta de descarga de manera que gire sobre ella. El molinete está provisto de un pequeño enchufe de forma que pueda colocarse cuidadosamente sobre la punta de aguja. Cuando se genera una carga, la reacción de descarga desde las dos puntas del molinete hace que el molinete rote. Observese esto también en la oscuridad.

Generador de Van der Graaff con molinillo electrostático   (I.d.)
Generador de Van der Graaff con mechón de pelo

Mechón de pelo

El "mechón de pelo" se inserta en la parte superior de la cúpula para demostrar el efecto de la carga electrostática sobre filamentos. Cuando conectamos el generador los pelos del mechón se separan al cargarse separándose de la cúpula y entre ellos a causa de "la repulsión de cargas de igual signo".

Unidad de "partículas vibradoras"

La unidad de "partículas vibradoras" se puede enchufar en la parte superior de la cúpula. Cuando el generador de Van der Graaff está en funcionamiento, las partículas se cargan en principio mediante la placa inferior la cual está conectada a la cúpula y se elevan, separándose de la cúpula a causa de "la repulsión de cargas de igual signo". Cuando alcanzan la placa superior, se descargan por la atmósfera que las rodea o hacia tierra, entonces son atraídas violentamente hacia la cúpula cargada a causa de "la atracción de cargas de signo opuesto". Las partículas vibran rápidamente hacia arriba y hacia abajo a causa del cambio continuo del signo de la carga en la parte superior y en la inferior del lugar que las contiene.

Generador de Van der Graaff con la unidad de "partículas vibradoras"   (I.d.)
Generador de Van der Graaff con Punta de descarga y barrita y partícula

Punta de descarga

La punta de descarga se puede invertir de manera que el extremo sin punta sobresalga de la cúpula. Sitúe la barra acrílica en la cúpula insertando el pasador sin punta que sobresale de la cúpula en el orificio taladrado a través de la barra acrílica en uno de sus extremos. El hilo debe sujetar la partícula aproximadamente en el punto diametral de la cúpula. El movimiento de la partícula puede ser observado a medida que se carga el generador. La ranura del final de la barra es el lugar normal de unión, pero se puede atar el hilo en cualquier lugar a lo largo de la barra acrílica.

Portalámparas con lámpara

Uno de los extremos del portalámparas puede situarse cercano a la cúpula mientras se sostiene el otro con la mano. Asegúrese que la mano toca el enchufe metálico del extremo del portalámparas. La corriente que fluye desde la cúpula al portalámparas, a través del cuerpo de usted y después a tierra, es la suficiente para hacer que la lámpara de neón se ilumine. Esta corriente es tan pequeña que no se puede sentir en el cuerpo.

Generador de Van der Graaff y portalámpara con lámpara
Generador de Van der Graaff con flaneras   (I.d.)

Flaneras

Colocamos sobre la esfera del generador de Van der Graaff una serie de flaneras individuales de aluminio encajadas unas sobre otras. Al conectar el generador las flaneras se cargan y se elevan de una en una, separándose de la esfera debido a la repulsión de cargas de igual signo.

Precauciones
  • Siempre que se trabaja con un generador de Van der Graaff hay que extremar las precauciones al máximo para evitar recibir descargas.
Bibliografía

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