Proyecto de diseño y desarrollo ingenieril

1. Proyecto de diseño y desarrollo ingenieril.

Triboelectricidad

(Generador de Van de  Graff)

(INTEGRANTES)

Cristian Armando Mosquera Becerra

Angela Yanza Ramírez

Carmen Lorena Rodríguez Barahona

1 Departamento de Física – Universidad Javeriana Cali

   RESUMEN

Nuestro proyecto consiste en  construir un generador de Van de Graaff, utilizando los conocimientos sobre Física electromagnética y ser capaz de encender un tubo de neón por 30 segundos sin ninguna interferencia.

INTRODUCCIÓN

El generador de Van de Graaff

Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco.

El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientras que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan.

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.

Su funcionamiento  se basa en 3 principios fundamentales:

1. Electización por frotamiento(Triboelectricidad).
2. Ley de Faraday, transmisión de carga a una esfera hueca.
3. Inducción de carga efecto de la puntas: Ionización.

Se basa en los fenómenos de electrización por contacto y en la inducción de carga. Este efecto es creado por un campo intenso y se asocia a la alta densidad de carga en las puntas.

Un generador Van de Graaff es un dispositivo que produce electricidad estática. Cuando el motor está en marcha, carga eléctrica se acumula en la gran bola de metal. Este cargo se transfiere sobre el cuerpo de una persona cuando ponen sus manos en la parte superior de la esfera. Ya que las cargas iguales se repelen, cabello de la persona comienza a repeler, haciendo que permanezca elevado.

MATERIALES: 

• Un tubo de PVC: Se utiliza como material aislante
• Un rodillo de teflón :Utilizado como polea inferior, de material no conductor
• Banda de caucho:Se utilizará como banda transportadora y hará fricción con las poleas superior e inferior
• Cable gemelo:Se usan como cepillo en las poleas
• Motor de 12v: Se adjunta a la polea inferior para generar el movimiento
• Adaptador de 12v: Requerido para el funcionamiento del motor
• Fusible cubierto con tela:Utilizado como eje no conductor
• Base de madera o corcho.
• Lata de aluminio:Se usará como conductor metálico hueco.
• Bombillo de Neón: Se utilizara para dar luz por 30 seg. 

Principios en que se basa el GVG

• Electrización por frotamiento -triboelectricidad.

• Ley de Faraday 

• Inducción de carga. Efecto de las puntas: ionización.

Funcionamiento del Generador Van de Graaff

Partes del Generador Van de Graaff.

En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie del polea y la cinta están hechos de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.

Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor

Supongamos que hemos elegido los materiales de la cinta y de la superficie del rodillo de modo que la cinta adquiera un carga negativa y la superficie de la polea una carga positiva, tal como se ve en la figura.

Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta.

Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo.

Usos del GVG

Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.

Mini Proyecto ( Triboelectricidad)

Click en la imagen para ver video

Palabras claves: 

1. Generador de van  de Graff
2. Electrostática
3. Triboeléctricidad
4.  Ionización
5. Electroforo.

Referencia

- Van de graaff generator. 02,13,2014. http://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator 

- Generador de Van der Graaff. 02,13,2014. 

  http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/van   derGraff/GeneradorEVG_Trabajo.htm

- El generador de Van der Graaff. 02,13,2014. 

  http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

- John D. Kraus, Daniel A. Fleisch (2004).Electromagnetismo con Aplicaciones (4to ed, pag 103). Mexico. McGraw