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UnidadEducativa“SanFrancisco”
“EDUCACI ÓN CON ESFUERZO Y BUEN TRATO COM O FRANCI SCO”
2015-2016
Físico - Química
Integrantes: Alexis Recalde, Sebastián Pérez, José Hernández
Curso: 2º B.G.U. “D”
Ibarra – Ecuador
2015 – 2016
Objetivo General:
RealizarungeneradorVan Der Graaff en base a los diferentes consultados en
la red para así, maximizar su eficiencia y dar a conocer como se genera un
campo magnético.
Objetivos Específicos;
 Capacitar al estudiante para desarrollar la teoría por medio de la práctica.
 Desarrollar en el estudiante una iniciativa inventiva.
 Aumentar en los estudiantes la capacidad de desarrollo práctico y científico.
 Conocer el generador Van Der Graaff mediante la investigación.
 Conocer cómo se puede realizar un generador Van Der Graff.
 Experimentar con el generador en diferentes pruebas de su funcionamiento.
Fundamentación Teórica:
La electricidad es un fenómeno físico que se manifiesta naturalmente en los rayos, las
descargas eléctricas producidas por el rozamiento (electricidad estática) y en el
funcionamiento de los sistemas nerviosos de los animales, incluidos los seres humanos.
También se denomina electricidad a la rama de la ciencia que lo estudia y la rama de la
tecnología que lo aplica. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir
corrientes eléctricas por inducción, se ha convertido en una de las formas de energía más
importantesparael desarrollotecnológicodebido a su facilidad de generación, distribución y
al gran número de aplicaciones que tiene.
Entre uno de los más importantes inventos de esos tiempos está el Generador de Van der
Graff, que es el proyecto que nosotros hemos escogido construir, en base a nuestros
conocimientos, y la investigación del grupo.
El generador de Van der Graff, GVG, es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En
realidad es un electróforo de funcionamiento continuo.
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.
El primergeneradorelectrostáticofue construidopor
RobertJamisonVander Graff en el año 1931 y desde
entonces no sufrió modificaciones sustanciales.
Consta de:
1.- Una esfera metálica hueca en la parte superior.
2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el
diseño de la izquierda, pero que es necesaria para soportar
el montaje.
3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que
gira libre arrastrado por la correa y el inferior movido por
un motor conectado a su eje.
4.- Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a tierra y el
superior al interior de la esfera.
5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes
de carbono que la harían conductora).
6.- 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.
Su funcionamiento:
El generadorconsiste enunacintatransportadora de material
aislante motorizada, que transporta carga a un terminal
hueco.La carga esdepositadaenla esfera por inducción en la
cinta,ya que la varilla metálica o peine está muy próxima a la
cinta pero no en contacto. La carga, transportada por la cinta,
pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o
varillametálicaque se encarga de producir energía; esto hace
que las partículas de energía que se encuentran dentro de la
esfera al hacer contacto con otro cuerpo similar (que
produzcaenergía) absorbe aquellaproduciendo estática en el
cuero capilar u otro objeto que este en contacto directo.
Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado inicialmente
por el físicoRobert J. Van de Graaff en el MIT alrededor de 1929
para realizar experimentos en física nuclear en los que se
aceleraban partículas cargadas que se hacían chocar contra
blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones
nos informan de las características de los núcleos del material
que constituye el blanco. El primer modelo funcional fue
exhibido en octubre de 1929, y para 1931 Van de Graaff había
producido un generador capaz de alcanzar diferencias de
potencial de un megavoltio. En la actualidad existen
generadores de electricidad capaces de alcanzar diferencias de
voltajes muy superiores al generador de Van Graaff pero
directamente emparentados con él. Sin embargo, en la mayor
parte de los experimentos modernos en los que es necesario
acelerarcargas eléctricasse utilizanaceleradoreslinealesconsucesivoscamposde aceleración
y ciclotrones. Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de Van de Graaff
por la facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos.
Una demostración favorita con el generador Van de Graaf es ponerle a alguien los pelos de
punta.
Biografía de Van der Graaff, Robert Jemison (1901-1967).
Ingenieroy físico norteamericano, nacido en Tuscaloosa
(Alabama) el 5 de diciembre de 1901. Estudió en la
Universidad de Alabama, aunque más tarde se
trasladaría a Europa para hacerlo en la Sorbona y en
Oxford, donde se doctoró en 1928. A su regreso a los
EstadosUnidostrabajó enPrincentonymástarde obtuvo
una cátedra en el instituto de Tecnología de
Massachusetts.
Sus investigaciones le llevaron a la construcción de
grandes aparatos electrostáticos capaces de acelerar
enormemente las partículas eléctricas, de gran utilidad
en la física atómica. Entre sus inventos más notables destaca el que ideó en 1931, un
generador eléctrico de alto voltaje que lleva su nombre. Se trataba de un acelerador de
partículas (véase aceleradores de partículas) cuyo funcionamiento se basa en aplicar grandes
diferencias de potencial a lo largo de un tubo de vacío; en su forma más simple, consistía en
una esfera vacía montada sobre soportes aislantes. Una cinta aislante incorpora
continuamente cargas eléctricas a la esfera, creando una tensión electrostática elevadísima,
capaz de suministrar a las partículas energías del orden de 106 eV. Este aparato se empleó
para el experimento de difusión protón-protón en 1935. Bajo el acelerador, se situó un
laboratorioypor el techodel mismo entraba el haz de protones, acelerado desde una fuente
de iones situada en la terminal; este haz era desviado por un electroimán para eliminar las
partículas que no fuesen protones y terminaba en una pequeña cámara de difusión.
El generador de Van der Graaff tuvo también importantes aplicaciones industriales y en el
ámbitode la medicina(porejemplo,se incluíaenel equipamientode los rayos X). Es probable
que debido a la buena comercialización de sus inventos, Van der Graaff decidiera en 1946
abandonarsu puestoenel Instituto de Tecnología de Massachusetts para crear una compañía
que se dedicara a la fabricación y venta de los mismos.
Falleció en Boston el 16 de enero de 1967.
Principios en que se basa el Generador de Van Der Graaff:
 Electrización por frotamiento -triboelectricidad-
 Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga a
una esferatocandoensu interior,todalacarga pasa a la esferaporque las cargas de igual
signo sobre la esfera se repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismo si
tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en su cara exterior con
un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga.
 Inducción de carga. Efecto de las puntas: ionización.
Técnicas para afinar El GVG
 Los rodillos y la correa son el alma del generador de Van der Graff y deben ser de los
materiales más adecuados (más separados en la escala triboeléctrica).
 Según la combinación de materiales con que se hagan los rodillos inferior, correa y
rodillo superior, la esfera se cargará negativa o positivamente.
 Si el inferioresde aluminio,el superior de plástico y la correa de caucho sin grafito, la
esferase cargará positivamente.Razónaloobservandolascargasque se inducensegún
la escala triboeléctrica.
 Los rodillos deben ser más anchos por el centro que por los lados (abombados) para
que la presiónsobre lacorreaelásticadesciendadel centroalos lados y haga que esta
no escape al girar.
 La correadebe serlo másfinaposible paraque su propia masa no la abombe al girar y
la fuerza centrípeta originada no la impulse hacia los lados haciéndola oscilar.
La cinta debe ser de color claro porque las oscuras tienen carbono y esto las hace
conductoras y no aislantes.
Materiales:
Bombona
Amoladora
Tubo PVC de 10 cm. De diámetro Y 120 cm. De alto
Cobre de estaño para tapar el borde filoso, soldando este.
Dos rodillos uno de teflón y el otro de aluminio.
Soportes con bujes de teflón.
Bisagras
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Dimmer controlador
U de caño de cobre
Motor de licuadora viejo
Piezas de madera
Varillas delgadas y pequeñas
Bandas de Fricción hechas de foami
Experimento:
 Como grupo, nosotros procedemos a realizar un Generador Van Der Graaff
Conclusiones:
 El generador de Van der Graff es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En
realidad es un electróforo de funcionamiento continuo.
 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.
Recomendaciones:
 Verificarlabibliografíaparaobtenermayor información sobre el temase recomienda
investigar más del tema para comprenderlo mejor y complicaciones.
 Siempre utilizar el material aislante en la mayoría de los elementos.
 Es recomendable el buenusode losmaterialesautilizar,tantoenlos rodillos,comoen
la bandatransportadora,puesde ellosdepende el buenfuncionamiento del proyecto.
Además,recomendamoslaunióndel grupo,pues a la hora de encontrarnos con algún
problema,esmejorpensarengrupoque unosolo.Y hay que tenermucho cuidadocon
los motores, pues no todos se pueden conectar directamente a la corriente alterna,
sinoque necesitamosde fuentesde voltaje parael buenfuncionamiento de los que lo
necesitan.
Bibliografía:
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/vanderGraff/Genera
dorEVG_Trabajo.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff
https://es.scribd.com/doc/74555182/Generador-de-Van-de-Graaff
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/vandeg.html
https://espaciodecesar.com/2006/10/22/diez-experimentos-con-el-van-der-graaff/
https://espaciodecesar.com/2013/10/24/poderoso-generador-de-van-der-graaff-con-materiales-reciclados/
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Proyecto van der graaff

  • 1. UnidadEducativa“SanFrancisco” “EDUCACI ÓN CON ESFUERZO Y BUEN TRATO COM O FRANCI SCO” 2015-2016 Físico - Química Integrantes: Alexis Recalde, Sebastián Pérez, José Hernández Curso: 2º B.G.U. “D” Ibarra – Ecuador 2015 – 2016
  • 2. Objetivo General: RealizarungeneradorVan Der Graaff en base a los diferentes consultados en la red para así, maximizar su eficiencia y dar a conocer como se genera un campo magnético. Objetivos Específicos;  Capacitar al estudiante para desarrollar la teoría por medio de la práctica.  Desarrollar en el estudiante una iniciativa inventiva.  Aumentar en los estudiantes la capacidad de desarrollo práctico y científico.  Conocer el generador Van Der Graaff mediante la investigación.  Conocer cómo se puede realizar un generador Van Der Graff.  Experimentar con el generador en diferentes pruebas de su funcionamiento. Fundamentación Teórica: La electricidad es un fenómeno físico que se manifiesta naturalmente en los rayos, las descargas eléctricas producidas por el rozamiento (electricidad estática) y en el funcionamiento de los sistemas nerviosos de los animales, incluidos los seres humanos. También se denomina electricidad a la rama de la ciencia que lo estudia y la rama de la tecnología que lo aplica. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción, se ha convertido en una de las formas de energía más importantesparael desarrollotecnológicodebido a su facilidad de generación, distribución y al gran número de aplicaciones que tiene. Entre uno de los más importantes inventos de esos tiempos está el Generador de Van der Graff, que es el proyecto que nosotros hemos escogido construir, en base a nuestros conocimientos, y la investigación del grupo. El generador de Van der Graff, GVG, es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En realidad es un electróforo de funcionamiento continuo. 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. El primergeneradorelectrostáticofue construidopor RobertJamisonVander Graff en el año 1931 y desde entonces no sufrió modificaciones sustanciales. Consta de: 1.- Una esfera metálica hueca en la parte superior. 2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de la izquierda, pero que es necesaria para soportar el montaje. 3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y el inferior movido por un motor conectado a su eje.
  • 3. 4.- Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a tierra y el superior al interior de la esfera. 5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes de carbono que la harían conductora). 6.- 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. Su funcionamiento: El generadorconsiste enunacintatransportadora de material aislante motorizada, que transporta carga a un terminal hueco.La carga esdepositadaenla esfera por inducción en la cinta,ya que la varilla metálica o peine está muy próxima a la cinta pero no en contacto. La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o varillametálicaque se encarga de producir energía; esto hace que las partículas de energía que se encuentran dentro de la esfera al hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzcaenergía) absorbe aquellaproduciendo estática en el cuero capilar u otro objeto que este en contacto directo. Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado inicialmente por el físicoRobert J. Van de Graaff en el MIT alrededor de 1929 para realizar experimentos en física nuclear en los que se aceleraban partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El primer modelo funcional fue exhibido en octubre de 1929, y para 1931 Van de Graaff había producido un generador capaz de alcanzar diferencias de potencial de un megavoltio. En la actualidad existen generadores de electricidad capaces de alcanzar diferencias de voltajes muy superiores al generador de Van Graaff pero directamente emparentados con él. Sin embargo, en la mayor parte de los experimentos modernos en los que es necesario acelerarcargas eléctricasse utilizanaceleradoreslinealesconsucesivoscamposde aceleración y ciclotrones. Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de Van de Graaff por la facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos. Una demostración favorita con el generador Van de Graaf es ponerle a alguien los pelos de punta.
  • 4. Biografía de Van der Graaff, Robert Jemison (1901-1967). Ingenieroy físico norteamericano, nacido en Tuscaloosa (Alabama) el 5 de diciembre de 1901. Estudió en la Universidad de Alabama, aunque más tarde se trasladaría a Europa para hacerlo en la Sorbona y en Oxford, donde se doctoró en 1928. A su regreso a los EstadosUnidostrabajó enPrincentonymástarde obtuvo una cátedra en el instituto de Tecnología de Massachusetts. Sus investigaciones le llevaron a la construcción de grandes aparatos electrostáticos capaces de acelerar enormemente las partículas eléctricas, de gran utilidad en la física atómica. Entre sus inventos más notables destaca el que ideó en 1931, un generador eléctrico de alto voltaje que lleva su nombre. Se trataba de un acelerador de partículas (véase aceleradores de partículas) cuyo funcionamiento se basa en aplicar grandes diferencias de potencial a lo largo de un tubo de vacío; en su forma más simple, consistía en una esfera vacía montada sobre soportes aislantes. Una cinta aislante incorpora continuamente cargas eléctricas a la esfera, creando una tensión electrostática elevadísima, capaz de suministrar a las partículas energías del orden de 106 eV. Este aparato se empleó para el experimento de difusión protón-protón en 1935. Bajo el acelerador, se situó un laboratorioypor el techodel mismo entraba el haz de protones, acelerado desde una fuente de iones situada en la terminal; este haz era desviado por un electroimán para eliminar las partículas que no fuesen protones y terminaba en una pequeña cámara de difusión. El generador de Van der Graaff tuvo también importantes aplicaciones industriales y en el ámbitode la medicina(porejemplo,se incluíaenel equipamientode los rayos X). Es probable que debido a la buena comercialización de sus inventos, Van der Graaff decidiera en 1946 abandonarsu puestoenel Instituto de Tecnología de Massachusetts para crear una compañía que se dedicara a la fabricación y venta de los mismos. Falleció en Boston el 16 de enero de 1967. Principios en que se basa el Generador de Van Der Graaff:  Electrización por frotamiento -triboelectricidad-  Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga a una esferatocandoensu interior,todalacarga pasa a la esferaporque las cargas de igual signo sobre la esfera se repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismo si tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en su cara exterior con un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga.  Inducción de carga. Efecto de las puntas: ionización. Técnicas para afinar El GVG  Los rodillos y la correa son el alma del generador de Van der Graff y deben ser de los materiales más adecuados (más separados en la escala triboeléctrica).  Según la combinación de materiales con que se hagan los rodillos inferior, correa y rodillo superior, la esfera se cargará negativa o positivamente.
  • 5.  Si el inferioresde aluminio,el superior de plástico y la correa de caucho sin grafito, la esferase cargará positivamente.Razónaloobservandolascargasque se inducensegún la escala triboeléctrica.  Los rodillos deben ser más anchos por el centro que por los lados (abombados) para que la presiónsobre lacorreaelásticadesciendadel centroalos lados y haga que esta no escape al girar.  La correadebe serlo másfinaposible paraque su propia masa no la abombe al girar y la fuerza centrípeta originada no la impulse hacia los lados haciéndola oscilar. La cinta debe ser de color claro porque las oscuras tienen carbono y esto las hace conductoras y no aislantes. Materiales: Bombona Amoladora Tubo PVC de 10 cm. De diámetro Y 120 cm. De alto Cobre de estaño para tapar el borde filoso, soldando este. Dos rodillos uno de teflón y el otro de aluminio. Soportes con bujes de teflón. Bisagras Mariposa Peine metálico Correa dentada Horquillas Dimmer controlador U de caño de cobre Motor de licuadora viejo Piezas de madera Varillas delgadas y pequeñas Bandas de Fricción hechas de foami Experimento:  Como grupo, nosotros procedemos a realizar un Generador Van Der Graaff Conclusiones:  El generador de Van der Graff es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En realidad es un electróforo de funcionamiento continuo.  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. Recomendaciones:  Verificarlabibliografíaparaobtenermayor información sobre el temase recomienda investigar más del tema para comprenderlo mejor y complicaciones.  Siempre utilizar el material aislante en la mayoría de los elementos.  Es recomendable el buenusode losmaterialesautilizar,tantoenlos rodillos,comoen la bandatransportadora,puesde ellosdepende el buenfuncionamiento del proyecto.
  • 6. Además,recomendamoslaunióndel grupo,pues a la hora de encontrarnos con algún problema,esmejorpensarengrupoque unosolo.Y hay que tenermucho cuidadocon los motores, pues no todos se pueden conectar directamente a la corriente alterna, sinoque necesitamosde fuentesde voltaje parael buenfuncionamiento de los que lo necesitan. Bibliografía: http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/vanderGraff/Genera dorEVG_Trabajo.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff https://es.scribd.com/doc/74555182/Generador-de-Van-de-Graaff http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/vandeg.html https://espaciodecesar.com/2006/10/22/diez-experimentos-con-el-van-der-graaff/ https://espaciodecesar.com/2013/10/24/poderoso-generador-de-van-der-graaff-con-materiales-reciclados/ Anexos: