Máquina de Van der Graaff

Un nuevo vídeo de laboratorio de Física de 2º bachillerato:



 La máquina de Van Der Graaff es un artilugio que sirve para acumular una gran cantidad de carga; se sirve de dos rodillos con una cinta móvil. El rozamiento entre el rodillo y la cinta hace que ésta le arranque electrones y al pasar por el rodillo superior hay una conexión entre éste y una esfera metálica superior. La carga se va almacenando continuamente en esta esfera y distribuyéndose en ésta, lo que permite acumular grandes cantidades de carga y permite desarrollar experimentos de electrostática sin mucha dificultad.

• ¿Qué ocurre cuándo le acercamos la esfera más pequeña?  La esfera de la máquina tiene mucha carga negativa, al acercarle una esfera metálica se crea una diferencia de potencial entre ellas, lo que favorece el paso de la corriente, ya que al ser tan alta la diferencia de potencial el aire que servía de dieléctrico se ioniza y permite su paso, por eso podemos observar pequeños rayitos entre ambas esferas. 
• ¿Qué ocurre al acercarle la lámpara LED? Como la esfera tiene una gran acumulación de carga, al acercar la lámpara led se crea una diferencia de potencial que permite la libre circulación de la corriente, y por ello la lámpara se enciende sin necesidad de ponerse siquiera en contacto con la esfera.

•  ¿Qué ocurre cuándo una persona toca la esfera de la máquina? Al ser el cuerpo conductor y tocar la esfera se carga negativamente, pero al no poder ir a tierra, ya que tiene un aislante en los pies, se queda almacenada en el cuerpo, acercando la mano a otra persona se crea una diferencia de potencial, ya que la otra persona también es conductora, mediante el cierre de la mano y utilización de un único dedo se propicia el efecto punta. Este efecto consiste en la acumulación de densidad de carga en las puntas, al estar acumulada en el dedo y acercarse a la otra persona, se ionizará el aire y se podrá ver un pequeño rayo entre ambos. 

• Otros experimentos que realizamos, pero no se grabaron bien, fueron los siguientes:
•  Pelotas metalizadas.  En un bote que tiene ambas parte superior e inferior de metal se introducen pelotas ligeras con pintura metalizada, entonces se coloca en el soporte de la máquina una vez que esta esté cargada.  Las pelotas, inicialmente en reposo, comenzarán a cargarse al estar en contacto con la parte metálica y estar ésta en contacto con la máquina, de forma que al cargarse se repelerán con la parte metálica y se elevarán, pero al llegar arriba y topar con la otra parte metálica, se descargarán. Se iniciará entonces un ciclo de carga, subida, descarga, bajada, carga sucesivo y se podrá observar un curioso efecto de todas las bolas subiendo y bajando.

• Jaula de Faraday:  Se conecta la cubeta de Faraday en el enchufe de 4 mm en la parte superior de la cúpula. La barra acrílica se inserta al vástago 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.
  
  
  
  
  
  
  • Efecto punta: Viento eléctrico.Se coloca la pieza metálica acabada en punta pegada en la superficie de la esfera y se acerca un mechero encendido. El efecto punta propicia un aumento de la densidad de carga en esa zona, de tal modo que se produce el llamado viento eléctrico. Al ser la densidad de carga tan alta se ioniza el aire cercano y se produce un movimiento de iones, lo que se viene a llamar viento eléctrico. Al acercar un mechero encendido, el movimiento de los iones es tan fuerte que mueve incluso la llama. 
  
  
  
  
  
  • 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".