Fundamento matemático, geométrico y físico.

1. Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-sede Latacunga
Física II
Tema: Generador de Van Der Graff.
Estudiante: Lizbeth Zulay Camacho Pinta.

2. ¿ QUE ES UN GENERADOR DE VAN
DER GRAFF ?
1

3. Generador de Van Der
Graff
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. [1]
Figura 1. Esquema del Generador Van Der Graaff [2]

4. Análisis Geométrico.
Figura 2. Partes del Generador de Van Der Graaff [3]  Una esfera metálica hueca en la parte superior.
 Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de
la Figura 4. , pero que es necesaria para soportar el montaje.
 Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira
libre arrastrado por la correa y el inferior movido por motor
conectado a su eje.
 Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el
aire. El inferior está conectado a tierra y el superior al
interior de la esfera.
 Una correa transportadora de material aislante (el ser de
color claro indica que no lleva componentes de carbono que
la harían conductora).
 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. [4]

5. Bases matemáticas.

7. PRINCIPIOS
2

8. Principios del
Generador de
Van Der
Graaff.
■ Faraday explicó cómo se genera la transferencia
de cargas a una esfera hueca. Cuando se
transfiere carga a una esfera tocando en su
interior, todas las cargas van a la esfera debido a
la fuerza de repulsión para de esta manera pasan
a una nueva superficie externa. [5]
■ Inducción de carga. Efecto de las puntas: La
ionización es el proceso químico físico mediante
el cual se producen iones, estos son átomos o
moléculas cargadas eléctricamente debido al
exceso o falta de electrones respecto a un átomo
o molécula neutra. [6]
■ Electrización por frotamiento triboelectricidad.
■ En el generador intervienen cargas positivas y
negativas las cuales describiremos a
continuación.

9. Aplicaciones.
Como sabemos, la base de la Ingeniería Química es el diseño y control de Procesos Químicos. Para
ello, se utilizan muchos equipos y materiales que facilitan esta labor, o incluso que forman parte de la
fase de un proceso. El electromagnetismo trajo a la Ingeniería Química aparatos esenciales para su
avance y desarrollo. En concreto nombraremos dos: el motor eléctrico y el dínamo. Ambos derivan de
la inducción magnética y facilitan el desarrollo de determinados procesos químicos. Describiremos el
funcionamiento de cada uno de ellos.
 Motor eléctrico: Un motor eléctrico es un dispositivo que funciona con corriente alterna o directa y
que se encarga de convertir la energía eléctrica en movimiento o energía mecánica. Desde su
invención, los motores eléctricos han pasado a ser herramientas muy útiles que sirven para realizar
múltiples trabajos.
 Dínamo: Un dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo
magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una
corriente continua.

10. ANÁLISIS MATEMÁTICO
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11. Formulas
Calculo para la intensidad de la carga
Calculo para la intensidad del campo eléctrico
Calculo de la capacitancia

12. PROCEDIMIENTO DE ARMADO
4

13. Materiales.
Tabla 1. Materiales del Generador de Van Der Graaff
Figura 4. Materiales Generador de Van Der Graaff

14. Procedimiento.
■ Se arma la base con la madera.
■ Alargamos la parte del motor para que ingrese al tubo PVC, con la ayuda de una pintura y enrollamos con teflón.
■ Realizamos las respectivas medidas de altura del motor en el tubo PVC para realizar dos agujeros y pueda pasar con facilidad
el motor.
■ Medimos la altura a donde queremos realizar el otro rodillo y señalamos.
■ Medimos el diámetro del tubo para poder cortar aun marcador y luego pasamos el tubo de plástico por la mitad del marcador.
■ Ahora los fomis vamos a medir pasando entre los dos rodillos y poder hacer una banda la cual generara la fricción.
■ Medimos la banda en conjunto con el motor que no haya ninguna dificultad.
■ Vamos a ´pasar un alambre de cobre por la parte inferior del tubo PVC y lo vamos a colocar a una distancia prudente que
genere fricción.
■ En la parte superior hacemos un peine con el alambre de cobre para colocar en la parte superior del otro rodillo a una distancia
prudente.
■ Cortamos la tapa de la lata para poder ubicarla en la parte superior.
■ Revisamos que el alambre de cobre toque la lata.
■ Observamos que sucede.
■ Medimos el voltaje que esta generando para los respectivos cálculos.

16. CÁLCULOS
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18. CONCLUSIONES
6

19. Mediante la investigación realizada y análisis de resultados se concluye que:
 El tiempo de la carga del generador de Van Der Graaff es proporcional a la velocidad del
motor.
 Los rodillo y la correa son la parte fundamental del Generador de Van Der Graaff por
que los materiales con que se hagan los rodillos inferiores y superior, correo o banda, la
esfera se cargara negativamente o positivamente y la generación de cargas será optima y
se evitara descargas.
 Como se pudo ver en el anterior desarrollo el Generador de Van Der Graaff es un
dispositivo que genera electricidad estática basándose en los fenómenos de electrización
por contacto, es muy útil en la física. Además, actualmente es uno de los instrumentos
más usados para desarrollar nuevas tecnologías de rayos x.

20. Referencias
[1]Guerrero, D. Flores, A. (2018). ‘’¿Que es el Generador deVan der Graaff?’’. < http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Presentacion-
Generador-vandeGraaff_23083.pdf>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[2] Duran, A. (2019). ‘’Esquema del Generador de Van Der Graaff’’. < https://sites.google.com/site/proyectoselectromagnetismo/home/generador-
de-van-de-graff>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[3]Teleinformación. (2019).‘’Generador deVan der Graaff’’. <
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboelecetricidad/vanderGraff/GeneradorEVG_Trabajo.h
tm>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[4]Atihuila. (2018) ‘’ El Generador deVan der Graff didáctico del Instituto’’.
<http://ati.huila.edu.co/pluginfile.php/988/mod_resource/content/1/Manual%20-Van-Der-Graff.pdf>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[5]Wordpress. (2018). ‘’Como funciona unGenerador deVan DerGraaff’’. <https://losfisicos2.wordpress.com/como-funciona/>. [Consulta: 2 de abril
del 2021]
[6] Barba, M. (1975). ‘’ Diseño de un generador electrostático deVan Der Graaff para prueba de equipos con corriente continua’’. [Consulta: 2 de abril
del 2021]
[7] Manopdf. (2018). ‘’ Generador Electroestático de voltajeVan de Graaff’’. <https://nanopdf.com/download/archivo-word-de-los-capitulos_pdf>.
[Consulta: 2 de abril del 2021]
[11] Fisicalab. (2017). ‘’Ley de Coulomb’’. < https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-coulomb>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[13] Giiraldo, E. (2015). ‘’Ley de coulomb’’. <http://fisicafacilmente.blogspot.com/2015/09/ley-de-coulomb.html > [Consulta: 2 de abril del 2021]
[12]Concepto.de. (2020). ‘’Campo Eléctrico’’. < https://concepto.de/campo-
electrico/#:~:text=La%20carga%20el%C3%A9ctrica%20positiva%20genera,Coulomb%20(N%2FC).>. [Consulta: 2 de abril del 2021]
[14] Significados. (2019). ‘’Campo Eléctrico’’. < https://www.significados.com/campo-electrico/>. [Consulta: 2 de abril del 2021]