libro maquinas electrostaticas

AUTOR: MIGUEL A.VARGAS PALOMEQUE

ELECTROSTATICAS

AUTOR: MIGUEL A.VARGAS PALOMEQUE

COMO

CONSTRUIR

MAQUINAS

LIBRO EN FORMATO DE

E - BOOK

LEON DE JUDLEON DE JUDLEON DE JUDLEON DE JUDLEON DE JUDAAAAAEDITORIAL

No est permitida la reproduccin total o parcial de estelibro, ni su tratamiento informtico, ni la transmisin deninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrnico,mecnico, por fotocopia, por registro u otros mtodos, sinel permiso previo y por escrito de los titulares de losDerechos Reservados.Derechos Reservados 2006, Miguel Antonio VargasPalomeque, primera edicin en espaol formato pdf.La Paz, Bolivia.

COMO CONSTRUIR

MAQUINASELECTROSTATICAS

con materiales caseros yreciclados

para Nivel: Medio y Universitario

Autor:Miguel Antonio Vargas Palomeque

Mquinas Electrostticas - M. VARGAS - Pagina 2

PREFACIODurante una reunin social, alguien se extra de haber odo queEinstein eraprofundamente religioso. Einstein le respondi: S, losoy. Al intentar llegar con nuestros medios limitados a los secretosde la naturaleza, encontramos que tras las relaciones causalesdiscernibles queda algo sutil, intangible e inexplicable... Y escribien una carta: las leyes de la naturaleza manifiestan la existenciade un espritu enormemente superior a los hombres ... frente al cualdebemos sentirnos humildes.

El propsito de este libro es de que pueda servir de gua a losjvenes que desean hacer uso de su intelecto y sus manos paracrear.

Pongo a disposicin del lector una sere de aparatosexperimentales, los cuales no se pueden usar en forma comercialporque se los construye a partir de elementos descartados o endesuso, aunque recomiendo que se utilicen elementos nuevos paraasegurar el correcto funcionamiento.

En muchos de los casos no se proporcionan las maedias porquese pueden construir los aparatos a partir del material del que sedispone en ese momento.

Recomendamos que si el aparato construido no funciona, se haganlas pruebas correspondientes hasta que funcione correctamente.Todos los aparatos en este libro han sido probados y funcionan aadecuadamente. El Autor


A DIOS NUESTRO SEOR

A MI ESPOSA

A MIS HIJOS

A MIS PADRES

A MI COMUNIDAD


INDICE GENERAL1. Historia de la Electricidad ........................................................ Pgina 7

2. La Electricidad Esttica ........................................................... Pgina 9

3. Experimento, Campo Electrosttico ...................................... Pgina 13

4. Construccin de una Mquina Van de Graaff ......................... Pgina 14

5. Contruccin de un Generador de Kelvin ............................... Pgina 35

6. Detectando la Electricidad de la Tierra ............................... Pgina 38

7. Sencillo Van de Graaff con Lata de Gaseosa ...................... Pgina 42

8. Generador Electrosttico y Botella de Leyden .................... Pgina 48

9. Simple Botella de Leyden ........................................................ Pgina 50

10. Botella de Leyden con Vasos Desechables ..................... Pgina 52

11. Motor de Alto Voltaje o Campanas de Franklin ................. Pgina 54

12. Motor Electrosttico con CD ................................................ Pgina 57

13. Electrforo de Volta ................................................................ Pgina 58

14. Motor Electrosttico con Botellas ...................................... Pgina 60

15. Motor Electrosttico con Vasos Desechables ................ Pgina 64

16. Simple Mquina de Winshurt ............................................. Pgina 68

17. Mquina Electrosttica Vertical ......................................... Pgina 72

18. Mquina Electrosttica de Libiez ...................................... Pgina 74


QUE ES LA

ELECTRICIDADESTATICA


Es posible que el filsofo griego Tales de Mileto, que vivi en torno al 600 a.C., ya supiera queel mbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado. Otro filsofo griego,Teofrasto, afirmaba en un tratado escrito tres siglos despus que otras sustancias poseen esapropiedad. Sin embargo, el primer estudio cientfico de los fenmenos elctricos no aparecihasta el 1600 d.C., cuando se publicaron las investigaciones del mdico britnico William Gil-bert, quien aplic el trmino elctrico (del griego elektron, mbar) a la fuerza que ejercenesas sustancias despus de ser frotadas. Tambin distingui entre las acciones magntica yelctrica.

La primera mquina para producir una carga elctrica fue descrita en 1672 por el fsico alemnOtto von Guericke. Estaba formada por una esfera de azufre movida por una manivela, sobre laque se induca una carga cuando se apoyaba la mano sobre ella. El cientfico francs CharlesFranois de Cisternay Du Fay fue el primero en distinguir claramente los dos tipos diferentes decarga elctrica: positiva y negativa. El condensador ms antiguo, la botella de Leyden, fuedesarrollado en 1745. Estaba formado por una botella de vidrio recubierta por dos lminas depapel de estao, una en el interior y otra en el exterior. Si se cargaba una de las lminas con unamquina electrosttica, se produca una descarga violenta si se tocaban ambas lminas a lavez.

El inventor estadounidense Benjamin Franklin dedic mucho tiempo a la investigacin de laelectricidad. Su famoso experimento con una cometa o papalote demostr que la electricidadatmosfrica que provoca los fenmenos del relmpago y el trueno es de la misma naturalezaque la carga electrosttica de una botella de Leyden. Franklin desarroll una teora segn la cualla electricidad es un fluido nico que existe en toda la materia, y sus efectos pueden explicarsepor el exceso o la escasez de ese fluido.

La ley de que la fuerza entre cargas elctricas es inversamente proporcional al cuadrado de ladistancia entre las cargas fue demostrada experimentalmente por el qumico britnico JosephPriestley alrededor de 1766. Priestley tambin demostr que una carga elctrica se distribuyeuniformemente sobre la superficie de una esfera metlica hueca, y que en el interior de unaesfera as no existen cargas ni campos elctricos. Charles de Coulomb invent una balanza detorsin para medir con precisin la fuerza que se ejerce entre las cargas elctricas. Con eseaparato confirm las observaciones de Priestley y demostr que la fuerza entre dos cargastambin es proporcional al producto de las cargas individuales. Faraday, que realiz numerosascontribuciones al estudio de la electricidad a principios del siglo XIX, tambin desarroll lateora de las lneas de fuerza elctricas.

Los fsicos italianos Luigi Galvani y Alessandro Volta llevaron a cabo los primeros experimentosimportantes con corrientes elctricas. Galvani produjo contracciones musculares en las patasde una rana aplicndoles una corriente elctrica. En 1800, Volta present la primera fuenteelectroqumica artificial de diferencia de potencial, un tipo de pila elctrica o batera. La existenciade un campo magntico en torno a un flujo de corriente elctrica fue demostrada por el cientficodans Hans Christian Oersted en 1819, y en 1831 Faraday demostr que la corriente que circulapor una espira de cable puede inducir electromagnticamente una corriente en una espiracercana.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD


Alrededor de 1840, James Prescott Joule y el cientfico alemn Hermann von Helmholtzdemostraron que los circuitos elctricos cumplen la ley de conservacin de la energa, y que laelectricidad es una forma de energa.

El fsico matemtico britnico James Clerk Maxwell realiz una contribucin importante al estudiode la electricidad en el siglo XIX; Maxwell investig las propiedades de las ondaselectromagnticas y la luz y desarroll la teora de que ambas tienen la misma naturaleza. Sutrabajo abri el camino al fsico alemn Heinrich Hertz, que produjo y detect ondas elctricasen la atmsfera en 1886, y al ingeniero italiano Guglielmo Marconi, que en 1896 emple esasondas para producir el primer sistema prctico de seales de radio.

La teora de los electrones, que forma la base de la teora elctrica moderna, fue presentadapor el fsico holands Hendrik Antoon Lorentz en 1892. El primero en medir con precisin lacarga del electrn fue el fsico estadounidense Robert Andrews Millikan, en 1909. El usogeneralizado de la electricidad como fuente de energa se debe en gran medida a ingenieros einventores pioneros de Estados Unidos, como Thomas Alva Edison, Nikola Tesla, etc.


La Electricidad, es una categora de fenmenos fsicos originados por la existencia de cargaselctricas y por la interaccin de las mismas. Cuando una carga elctrica se encuentraestacionaria, o esttica, produce fuerzas elctricas sobre las otras cargas situadas en su mismaregin del espacio; cuando est en movimiento, produce adems efectos magnticos. Losefectos elctricos y magnticos dependen de la posicin y movimiento relativos de las partculascon carga. En lo que respecta a los efectos elctricos, estas partculas pueden ser neutras,positivas o negativas. La electricidad se ocupa de las partculas cargadas positivamente, comolos protones, que se repelen mutuamente, y de las partculas cargadas negativamente, comolos electrones, que tambin se repelen mutuamente. En cambio, las partculas negativas ypositivas se atraen entre s. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas delmismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.

ELECTRICIDAD ESTATICAUna manifestacin habitual de la electricidad es la fuerza de atraccin o repulsin entre doscuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de accin y reaccin, ejercen la mismafuerza elctrica uno sobre otro. La carga elctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios.La fuerza entre dos partculas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulombsegn la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado dela distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodeaa las cargas. La ley se llama as en honor al fsico francs Charles de Coulomb.

Toda partcula elctricamente cargada crea a su alrededor un campo de fuerzas. Este campopuede representarse mediante lneas de fuerza que indican la direccin de la fuerza elctrica encada punto. Para mover otra partcula cargada de un punto a otro del campo hay que realizartrabajo. La cantidad de energa necesaria para efectuar ese trabajo sobre una partcula decarga unidad se conoce como diferencia de potencial entre ambos puntos. Esta magnitud semide en voltios. La Tierra, un conductor de gran tamao que puede suponerse sustancialmenteuniforme a efectos elctricos, suele emplearse como nivel de referencia cero para la energapotencial. As, se dice que el potencial de un cuerpo cargado positivamente es de tantos voltiospor encima del potencial de tierra, y el potencial de un cuerpo cargado negativamente es detantos voltios por debajo del potencial de tierra.

Propiedades elctricas de los slidosEl primer fenmeno elctrico artificial que se observ fue la propiedad que presentan algunassustancias resinosas como el mbar, que adquieren una carga negativa al ser frotadas con unapiel o un trapo de lana, tras lo cual atraen objetos pequeos. Un cuerpo as tiene un exceso deelectrones. Una varilla de vidrio frotada con seda tiene una capacidad similar para atraer objetosno cargados, y atrae los cuerpos cargados negativamente con una fuerza an mayor. El vidriotiene una carga positiva, que puede describirse como un defecto de electrones o un exceso deprotones.

Cuando algunos tomos se combinan para formar slidos, frecuentemente quedan libres uno oms electrones, que pueden moverse con facilidad a travs del material. En algunos materiales,llamados conductores, ciertos electrones se liberan fcilmente. Los metales, en particular el

LA ELECTRICIDAD ESTATICA


cobre y la plata, son buenos conductores.

Los materiales en los que los electrones estn fuertemente ligados a los tomos se conocencomo aislantes, no conductores o dielctricos. Algunos ejemplos son el vidrio, la goma o lamadera seca.

Existe un tercer tipo de materiales en los que un nmero relativamente pequeo de electronespuede liberarse de sus tomos de forma que dejan un hueco en el lugar del electrn. El hueco,que representa la ausencia de un electrn negativo, se comporta como si fuera una unidad decarga positiva. Un campo elctrico hace que tanto los electrones negativos como los huecospositivos se desplacen a travs del material, con lo que se produce una corriente elctrica.Generalmente, un slido de este tipo, denominado semiconductor, tiene una resistencia mayoral paso de corriente que un conductor como el cobre, pero menor que un aislante como el vidrio.Si la mayora de la corriente es transportada por los electrones negativos, se dice que es unsemiconductor de tipo n. Si la mayora de la corriente corresponde a los huecos positivos, sedice que es de tipo p.

Si un material fuera un conductor perfecto, las cargas circularan por l sin ninguna resistencia;por su parte, un aislante perfecto no permitira que se movieran las cargas por l. No se conoceninguna sustancia que presente alguno de estos comportamientos extremos a temperaturaambiente. A esta temperatura, los mejores conductores ofrecen una resistencia muy baja (perono nula) al paso de la corriente y los mejores aislantes ofrecen una resistencia alta (pero noinfinita). Sin embargo, la mayora de los metales pierden toda su resistencia a temperaturasprximas al cero absoluto; este fenmeno se conoce como superconductividad.

Cargas elctricasEl electroscopio es un instrumento cualitativo empleado para demostrar la presencia de cargaselctricas. En la figura 1 se muestra el instrumento tal como lo utiliz por primera vez el fsico yqumico britnico Michael Faraday. El electroscopio est compuesto por dos lminas de metalmuy finas (a, a_) colgadas de un soporte metlico (b) en el interior de un recipiente de vidrio uotro material no conductor (c). Una esfera (d) recoge las cargas elctricas del cuerpo cargadoque se quiere observar; las cargas, positivas o negativas, pasan a travs del soporte metlicoy llegan a ambas lminas. Al ser iguales, las cargas se repelen y las lminas se separan. Ladistancia entre stas depende de la cantidad de carga.

Pueden utilizarse tres mtodos para cargar elctricamente un objeto:1) contacto con otro objeto de distinto material (como por ejemplo, mbar y piel) seguido porseparacin;2) contacto con otro cuerpo cargado;3) induccin.

El efecto de las cargas elctricas sobre conductores y no conductores se muestra en la figurade la siguiente pgina. Un cuerpo cargado negativamente, A, est situado entre un conductorneutro, B, y un no conductor neutro, C. Los electrones libres del conductor son repelidos hacia lazona del conductor alejada de A, mientras que las cargas positivas se ven atradas hacia lazona prxima. El cuerpo B en su conjunto es atrado hacia A, porque la atraccin de las cargasdistintas ms prximas entre s es mayor que la repulsin de las cargas iguales ms separadas


(las fuerzas entre las cargas elctricas son inversamente proporcionales al cuadrado de ladistancia entre las cargas). En el no conductor, C, los electrones no pueden moverse libremente,pero los tomos o molculas del mismo se reorientan de forma que sus electrones constituyentesestn lo ms lejos posible de A; el no conductor tambin es atrado por A, pero en menor medidaque el conductor.

El movimiento de los electrones en el conductor B de la figura 2 y la reorientacin de los tomosdel no conductor C proporciona a esos cuerpos cargas positivas en los lados ms prximos aA y negativas en los lados ms distantes de A. Las cargas generadas de esta forma se denominancargas inducidas.

Electroscopio


EXPERIMENTOS

APARATOS SENCILLOS


Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

Campo ElectrostticoMaterialesMaterialesMaterialesMaterialesMateriales

Globo Grande Moneda Mondadientes plano Vaso de plstico transparente

ProcedimientoProcedimientoProcedimientoProcedimientoProcedimiento

Haz parar la moneda de costado.

Balancea un mondadientes plano sobre el borde de la moneda.

Con cuidado cubre la moneda y el mondadientes con un vaso de plstico transparente.

Infla el globo y anuda el cuello.

Forta el globo en tu cabello varias veces para cargarlo (Para esto tu cabello debe estarlimpio y seco.)

Luego de que el globo se ha cargado, sostenlo cerca del vaso de plstico y muvelo alrededor

Que ocurre con el mondadientes dentro del vaso?

MarMarMarMarMarco co co co co TTTTTericoericoericoericoerico

Al frotar el globo en el cabello o en una chompa, este secarga con partculas llamadas electrones. Loselectrones del cabello o la chompa son llevados hastael globo. Los electrones (que tienen carga negativa) sonatrados por las partculas de carga positiva delmondadientes. Esta atraccin es lo suficientementefuerte como para causar el movimiento delmondadientes.


COMO CONSTRUIR UN

GENERADOR VANDEGRAFF


El generador de Van der Graff, GVG, es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. Enrealidad es un electrforo de funcionamiento continuo.Se basa en los fenmenos de electrizacin por contacto y en la induccin de carga. Este efectoes creado por un campo intenso y se asocia a la alta densidad de carga en las puntas.

El primer generador electrosttico fue construido por Robert Jamison Van der Graff en el ao1931 y desde entonces no sufri modificaciones sustanciales.

Existen dos modelos bsicos de generador: El que origina la ionizacin del aire situado en su parte inferior, frente a la correa, con un

generador externo de voltaje (un aparato diferente conectado a la red elctrica y quecrea un gran voltaje)

El que se basa en el efecto de electrizacin por contacto. En este modelo el motor externoslo se emplea para mover la correa y la electrizacin se produce por contacto. Podemosmoverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor.

Nosotros vamos a construir y a estudiar uno de este ltimo tipo, que coincide con los generadoresdidcticos que existen en los centros docentes.

En los dos modelos las cargas creadas se depositan sobre la correa y son transportadas hastala parte interna de la cpula donde, por efecto Faraday, se desplazan hasta la parte externa dela esfera que puede seguir ganando ms y ms hasta conseguir una gran carga.

DescripcinDescripcinDescripcinDescripcinDescripcinConsta de:

1.- Una esfera metlica hueca en la parte supe-rior.

2.- Una columna aislante de apoyo que no se veen el diseo de la izquierda, pero que esnecesaria para soportar el montaje.

3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el su-perior, que gira libre arrastrado por la correa y elinferior movido por un motor conectado a su eje.

4.- Dos peines metlicos (superior e inferior)para ionizar el aire. El inferior est conectado atierra y el superior al interior de la esfera.

5.- Una correa transportadora de material aislante(el ser de color claro indica que no llevacomponentes de carbono que la haranconductora).

6.- Un motor elctrico montado sobre una baseaislante cuyo eje tambin es el eje del cilindroinferior. En lugar del motor se puede poner unengranaje con manivela para mover todo a mano.


Funcionamiento

Una correa transporta la carga elctrica que se forma en laionizacin del aire por el efecto de las puntas del peine infe-rior y la deja en la parte interna de la esfera superior.Veamos el funcionamiento de uno didctico construido conun rodillo inferior recubierto de moqueta de fibra y el rodillosuperior hecho de metal.

El rodillo inferior est fuertemente electrizado (+), por elcontacto y separacin (no es un fenmeno de rozamiento)con la superficie interna de la correa de caucho. Se electrizacon un tipo de carga que depende del material de que esthecho y del material de la correa. Ver escala triboelctrica.

El rodillo induce cargas elctricas opuestas a las suyas enlas puntas del peine metlico.El intenso campo elctrico que se establece entre el rodillo

y las puntas del peine situadas a unos milmetros de labanda, ioniza el aire.Los electrones del peine no abandonan el metal pero el fuertecampo creado arranca electrones al aire convirtindolo enplasma.

El aire ionizado forma un plasma conductor -efecto Corona-y al ser repelido por las puntas se convierte en viento elctriconegativo.

El aire se vuelve conductor, los electrones golpean otrasmolculas, las ionizan, y son repelidas por las puntasacabando por depositarse sobre la superficie externa de lacorrea .

Las cargas elctricas negativas (molculas de aire con carganegativa) adheridas a la superficie externa de la correa sedesplazan hacia arriba. Frente a las puntas inferiores elproceso se repite y el suministro de carga est garantizado.

La carga del rodillo inferior es muy intensa porque la cargaque se forma al rozar queda acumulada y no se retira,mientras que las cargas depositadas en la cara externa dela correa se distribuyen en toda la superficie, cubrindola amedida que va pasando frente al rodillo.


La densidad superficial de carga en la correa es mucho menor que sobre el rodillo.Por la cara interna de la correa van cargas opuestas a las del cilindro, pero estas no intervienenen los procesos de carga de la esfera.

Recuerda que la correa no es conductora y la carga depositada sobre ella no se mueve sobresu superficie.

Parte superior

Supongamos que nuestro generador tiene un rodillo de tefln que se carga negativamente porcontacto con la correa. Este rodillo repele los electrones que llegan por la cara externa de lacorrea.

El peine situado a unos milmetros frente a la correa tiene un campo elctrico inducido por lacarga del cilindro y de valor intenso por efecto de las puntas. Las puntas del peine se vuelvenpositivas y las cargas negativas se van hacia el interior de la esfera.

Un generador de Van der Graff no funciona en el vaco.

La eficacia depende de los materiales de los rodillos y de la correa.El generador puede lograr una carga ms alta de la esfera si el rodillo superior se carganegativamente e induce en el peine cargas positivas que crean un fuerte campo frente a l ycontribuyen a que las cargas negativas se vayan hacia la parte interna de la esfera.El campo creado en el peine por efecto de las puntas ioniza el aire y lo transforma en plasma

con electrones libres chocando con molculas de aire. Las partculas de aire cargadaspositivamente se alejan de las puntas (viento elctrico positivo). Las cargas positivas neutralizanla carga de la correa al chocar con ella. La correa da la vuelta por arriba y baja descargada.El efecto es que las partculas de aire cargadas negativamente se van al peine y le ceden elelectrn que pasa al interior de la esfera metlica de la cpula que adquiere carga negativa.Por el efecto Faraday (que explica el por qu se carga tan bien una esfera hueca) toda la cargapasa a la esfera y se repele situndose en la cara externa. Gracias a esto la esfera siguecargndose hasta adquirir un gran potencial y la carga pasa del peine al interior.

Principios en que se basa el GVG Electrizacin por frotamiento -triboelectricidad. Faraday explic la transmisin de carga a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga

a una esfera tocando en su interior, toda la carga pasa a la esfera porque las cargas deigual signo sobre la esfera se repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismosi tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en su cara exteriorcon un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga.

Induccin de carga. Efecto de las puntas: ionizacin.Trucos para afinar su funcionamiento

Los rodillos y la correa son el alma del generador de Van der Graff y deben ser de los materialesmas adecuados (ms separados en la escala triboelctrica).

Segn la combinacin de materiales con que se hagan los rodillos inferior, correa y rodillo supe-rior, la esfera se cargar negativa o positivamente.


Si el inferior es de aluminio, el superior de plstico y la correa de caucho sin grafito, la esfera secargar positivamente. Raznalo observando las cargas que se inducen segn la escalatriboelctrica.

Los rodillos deben ser ms anchos por el centro que por los lados (abombados) para que lapresin sobre la correa elstica descienda del centro a los lados y haga que esta no escape algirar.

La correa debe ser lo ms fina posible para que su propia masa no la abombe al girar y lafuerza centrpeta originada no la impulse hacia los lados hacindola oscilar.La cinta debe ser de color claro porque las oscuras tienen carbono y esto las hace conductorasy no aislantes.

Mquinas Electrostticas - Pagina 1Mquinas Electrostticas - M. VARGAS - Pagina 18

CONSTRCONSTRCONSTRCONSTRCONSTRUCCION DEUCCION DEUCCION DEUCCION DEUCCION DELA ESFERALA ESFERALA ESFERALA ESFERALA ESFERA

CONDENSADORCONDENSADORCONDENSADORCONDENSADORCONDENSADOR Lista de Partes:

2 x semiesfera de acero o aluminio 1 x 80mm

La esfera que se usa en la parte superior del vandegraff sepuede construir de dos recipientes de acero inoxidable delos que se usan para servir los alimentos. Escogimosrecipientes de 270mm de diametro x 75mm de profundidad.(ver figura 2 y 3). Estos recipientes no necesitan estar fijadoscon tornillos o pegamento. El mejor mtodo de fijarlos consisteen envolver la parte exterio con cinta adhesiva. Al principiose pueden usar trozos de cinta maskin porque debemosquitar y colocar a cada momento la tapa superior.

No se deben rayar o mellar los recipientes. Cuanto msbrillantes y limpios estn los recipientes mejor retendrnel alto voltaje en la superficie. Se desea retener el mayorvoltaje posible en la superficie. Cualquier punta oraspadura en la superficie har que salga el alto voltajepor ese lugar.Los recipientes que muestran no son los ideales porquetienen un borde plano que hace que hace que el alto voltajesalga por ese lugar cuando el voltaje es mayor a los 50 milvoltios. Si se obtiene una esfera, esa sera la mejor opcin.Se pueden usar esferas de aluminio. En el mercado se pudenencontrarr esferas de aluminio que son moldes para hacervelas en forma de esfera.

Tambin se pueden usar esferas de globos terraqueosmetlicos. Hoy en da casi todos los globos terraqueos sehace de plstico y por tanto no pueden ser usados en unvandegraff.

Otra de las opciones son las esferas de cobre o bronce quese usan como flotadores en las bombas de agua.En este aparato estamos usando lo que est ms a la manopara hacer este primer prototipo. Luego de obtenerexperiencia en la construccin de este tipo de aparatos yase pueden usar materiales ms idoneos.

figura 2

figura 3


Cortando el agujero en la semiesfera

Marcar y Cortar

Debemos cortar un agujero en el centro de uno de losrecipientes. En este agujero se coloca el tubo principal de PVCde 80 mm de dimetro exterior. En realidad e agujero de lasemiesfera es de 85 mm (ver figura 6) Esto nos deja 2.5mmalrededor del tubo de pvc de 80 mm de dimetro. Este espacioextra no se ver porque ser tapado por el reborde de tubo PVCque haremos para sujetar las semiesferas en su sitio.

Se pude usar cualquier mtodo para cortar el agujero. Se puedeusar un torno de metal o una sierra para metales. El agujerodebe ser cortado en forma limpia evitando melladuras para quele alto voltaje no se escape.

Formando el Borde Curvado de PVCComo el fondo de los recipientes de acero es curvado senecesita hacer un tubo cono de sus extremos curvado para quela semiesfera descanse sobre este. Necesitamos dos trozosde tubo con bordes pero slo uno de ellos tiene que tener elborde curvado para alojar a la semiesfera. El otro se usa paraalojar el tubo principal en la caja del motor. (ver el tubo superiorde la figura 6.) Se requiere usar una llama o una pistola de calorpara formar el borde de los tubos. Se calienta slo la parte su-perior de unos 135mm del tubo de PVC para que el tubo no sedeforme. Debemos tener cuidado de no quemar el tubo. Cuandose piensa que el borde est lo sufientemente caliente se colocarpidamente el tubo dentro del recipiente de acero inoxidable,en el lugar donde se encuentra el agujero, colocamos el segundorecipiente dentro del anterior y se presionan firmemente por unminuto, mas o menos contra el tubo de PVC. De esta manerase formar el borde curvado en el tubo. Lo que hicimos es usarel segundo recipiente como un molde para que el borde del tubose forme perfectamente.

Para hacer el otro reborde, simplemente se coloca otro tuboalrededor del tubo PVC que deseamos tenga reborde ypresionamos con un trozo de madera u otro similar. Previamenteahabremos calentado el borde con llama o una pistola de calor.De esta manera obtendremos un reborde plano de 135 mmaproximadamente. (ver figura 7)

figura 4

figura 5

figura 6

figura 7


FIJANDO EL TUBO CON BORDE A LAFIJANDO EL TUBO CON BORDE A LAFIJANDO EL TUBO CON BORDE A LAFIJANDO EL TUBO CON BORDE A LAFIJANDO EL TUBO CON BORDE A LASEMIESFERASEMIESFERASEMIESFERASEMIESFERASEMIESFERA

Una vez que el tubo corto con el reborde ha enfriadose lo fija en la semiesfera con pegamento de silicona.Hay que asegurarse de que el agujero est centradoen el tubo. Para asegurarnos de que el tubo principalentrar sin problemas podemos introducir por unmomento el tubo principal en el tubo corto y luegocolocar este conjunto en el agujero de la semiesferapara luego encolar.

FORMANDO Y CORTANDO EL TUBO CENTRAL Lista de Partes:

1 tubo de PVC 600mm x 80 mm1 tubo corto con reborde 80mm1 pegamento para tubos de PVC4 remaches1 tubo de silicona2 cinta de cobre de 25mm x 25 mm1 cinta de hojalata 30mm x 120 mm

Se puede usar tubo de PVC de 80mm o 90mm dev diametro. La correa debe ir al medio deltubo principal en las figuras 8 y 9 se ve como conforma el extremo superior de este tubo.Se puede usar una sierra caladora o cualquier otra herramientapara conformar el extremo superior del tubo. Es posible que sedesee hacer el corte de 35 a una longitud de 50 mm. Este corte de35 mm permite hacer ajustes a la tencin de la correa. Cuanto mayorposibilidad de ajuste se le de a la correa mejor. El otro corte de 30x 50mm se puede hacer slo en un lado del tubo (si as se prefiere).No es necesario cortar esta seccin de 50mm en ambos lados. Elcorte de 30 mm de ancho por 50mm de profundidad es donde secoloca el peine electrosttico para que inreactte con el rodillo su-perior. (ver figuras 9,10) Se puede perforar y sujetar con remachesla cinta del peine cuando la semiesfera superior se ha colocado yasegurado al tubo. Es preferible hacer esto al ltimo porquedebemos asegurarnos de que el peine est lo ms cerca del rodillosuperior y de la correa.

figura 8

figura 9


Antes de colocar en su lugar el peine se debe unoasegurar de que todo est correctamente en su lugar.Posteriormente el enmsamble se ver como en la figura10. El tubio corto con al reborde y el tubo largo centralse tiene que bajar y subir hasta encontrar la mejorposicin. En este punto se puede encolra todo elconjunto con silicona y pregamento para tubo pvc. Elotro tubo corto de la parte inferio no se debe encolartodava al tubo largo, primero debemos construir la cajadel motor y se debe cortar un agujero grande en el cualmontar este tubo.

Peine /Electrodo Superior

Una vez que se ha encolado la semiesfera al tubo corto conel reborde curvado en el tubocentral principal, se puedesujetar el electrodo/peine en su posisicn a un costado en elinterio de la semiesfera. Esto se hace por medio deremaches. El peine se hace cualquier lmina de metal, sepuede usar cobre que es ms fcil de trabajar. Se corta unalengueta y a uno de los extemos se le hacen cortes paraformar uan especie de peine tal como se ve en la figura 12.Puede tener las dimensiones de 25mm de ancho por 25mmlargo. Cuantas ms puntas tenga el peine, mejor. Importante:Se debe tratar de que las puntas estn lo ms cerca alacorrea como sea posible. Con este obtendremos el mejorpotencial de voltaje posible. No se debe permitrir que laspuntas del peine toquen a la correa. La correa puede salirun poco del rodillo,por tanto hay que ver que no toque laspuntas del peine cuando el motor est funcionando.

figura 10

figura 11

figura 12


Construccin de los RodillosLista de Partes:

1 tablero de Nylon para cortar comida1 rodillo de 50mm diametro2 rodamientos sellados18mm x 6mm sealed bearings1 100mm x 6mm booker rod1 eje de 4 or 6mm h4 pernos 6mm

Construyendo Rodillos Simples

Se pueden hacer los rodillos de dos maneras: Rodillos simples de eje directo (ver figuras 13 y 14) Rodillos con rodamientos. (ver figuras 15 y 16)

Si se escogen los rodillos simples de las figuras 13 y 14,entonces se los puede hacer en una variedad de formas. Perosiempre se requerir el uso de un torno para metales.Debemos notar que el eje es de metal y este debe estar bienasegurado el centro exacto del rodillo. Estos rodillos para laparte superior y que entran en la esfera se hacen de metal(aluminio, etc).

Construyendo Rodillos con rodamientos

Este es un buen mtodo de hacer rodillos, pero es obligatorioel uso de un torno de metales. Como se puede ver en la figura15 se hace una depresin en ambos lados del rodillo y ah sealoja el rodamiento. Cuanto ms grande el rodillo y mspequeo el rodamiento habr menos posibilidades de que elalto voltaje salte entre las correas.

Rodillo del Motor

El rodillo del motor es del tipo simple, no tiene rodamiento yse debe introducir en el eje del motor con bastante presinpara que no se suelte al funcionar. Este rodillo se hace denylon u otro plstico similar.

figura 13

figura 14

figura 15


El rodillo superior dede ser de menor dimetro que elsuperior,por tanto girar a mayor velocidad. Esta mayorrotacin hace que se priduzca gran friccin y que elpotencial sea elevado.

Importante:

Se deben usar dos materiales distintos para cada rodillo. Unodebe ser de plstico y el otro de metal.

Incluso se puden usar rodillos de madera, pero estos deben estarforrados. Uno de estos se forra con papel de aluminio, mientrasque el otro se forra con un trozo de tubo de plstico.

No se deben usar gomas o materiales de color negro porque estecolor puede indicar que tiene carbn o hierro y este es conductor.

figura 16

figura 17

figura 18


Encolando los extremos

Si nuestra banda de goma es demasiado ancha ser necesario cortar a lo largo a unos 20mmde ancho. Esto se logra colocando la banda sobre una mesa, encima se coloca una regla largay se corta por medi de una hojita de afeitar. La longitud total de la banda debe ser de unos 1,4 m.Antes de cortar a la longitud final es buena idea colocar la correa de goma en el vandegraff,armar todo y ver si la longitud es la adecuada. Se debe dejar 50mm estra para hacer la juntaentre los extremos de la correa (ver figura19). Para esto se quitan dos muescas de 50 mm enambos extremos de la correa de goma, se lija y se coloca el pegamento y se presionan ambosextremos con una prensa C. Este lugar debe pasar lo ms desapercibido posible para un correctofuncionamiento del aparato. No olvidemos chequear, antes de encolar la correa si no hay lugaresretorcidos.

figura 19

Construcion de la CorreaLista de partes:

2 metros de goma natural 1 x tubo de cemento de contacto 1 x papel de lija

La correa del vandegraff se hace de un trozo degoma de 1400mm. Esta goma no debe ser del tipoque se estira. Las gomas que no se estiran sonnaturalmente de color beige.

No es conveniente usar goma de color negroporque se estirar y no producir electricidadesttica.

El ancho de la goma que se usar es de unos 20mm


Construccion del Marco de MaderaLista de Partes:

2 @ 300mm x 300mm panel de madera1 @ 260mm x 300mm panel de madera2 @ 25mm x 40mm x 300mm listones de madera2 @ 25mm dia x 260mm listones cilndricos de madera1 @ 80mm tubo de PVC1 @ pegamento para madera12 @ 30mm x 3mm tornillos

Ensamble

El ensamble de la base de madera del vandegraff sepuede ver en las figuras 20 ,21 y 22. Se trata de uncubo de 30cm x 30cm.

La base tiene slo tres lados y el resto es soportadopor varillas cilndricas de madera, ciom o se puede veren la figura 21, en la que se dan dimensiones. Lasdimensiones se puden variar de acuerdo al material deque uno disponga.

Para encontrar el centro del panel superior en el cualse har un agujero para colocar el tubo de PVC conpestaa plana, primero se hacen dos lneas cruzadasque parten de esquinas opuestas. El lugar donde secruzan es el centro del panel. Luego tomamos el tubode PVC (de 80 mm de dimetro interior), lo colocamosen el centro del panel y dibunamos el contorno paraluego cortar el agujero. El entro de este agujero est aunos 150 mm de los cotados del panel.

Si el agujero no sale muy perfecto no hay quepreocuparse porque la pestaa del tubo cubrircualquier irregularidad.

Notemos en la figura 21 que si la montura de motor noes muy alta se pueden colocar pequeos paneles paralevantar el motor y asegurar su soporte. La idea es deque el eje debe estar justamente por debajo del tubocorto y en el centro exacto de ste.

figura 20 vista dearriba

figura 21vista de laderecha


Fijado de los Paneles

Los paneles se pueden asegurar con 2 listones de madera de 40mm x 25mm x 300mm. Estosse encuentran colocados en la parte de atrs, en el borde de los paneles. Se aseguran en sulugar con pegamento para madera y tornillos.

Una vez que hemos completado la base de madera, secoloca el tubo corte de PVC y luego se posiciona el motormomentneamente hasta asegurarnos de que est justo enel centro pordebajo del tubo. Una vez que estamos segurosse procede a marcar con un lpiz, se perforan agujeros y seatornilla la base del motor sobre el panel de madera.

Montaje del Motor y Electrodo

InferiorLista de Partes:

1 motor elctrico de 12 - 240 volt.

DeEl motor puede funcinar con voltajes de 12V ac/dc a240Vac, dependiendo de lomque se tenga a mano. Pero suvelocidad no debe ser muy alta, pues la correa puederomperse. En el caso de lso motores de 12 voltios no hayque tener mucho cuidado con las conecciones, lo que no escierto con el de 240 voltios, pues recordemos que este voltajepuede matar.

No perdamos de vista que el motor debe quedar justo en elcentro por debajo del tubo corto de PVC (figura24).

figura 22

figura 23

figura 24

figura 25


Electrodo Inferior

El elctrodo inferio se pude hacer, aligual que el anterio deuna cinta o un trozo de lmina de cobre u otro metal, lasdimensiones son de aproximadamente 25mm x 25mm x0.1. Nuevamente hay que cortar dientes en uno de losextremos tal ckmo se ve en la figura 26.

Luego se asegura con un remache a uno de los costadosdel mismo motor. La mejor posisicn slo se puede lograrhaciendo pruebas. Cuanto ms cerca se encuentre elelctrodo inferior de la correa ms voltaje tendr elgenerador.

Al colocar el electrodo en el motor se evita tener queconectar este primero a tierra. En caso contrario hay queconectar un cable al elecvtrodo y conectar este cable atierra.

Colocando la Correa y el TuboCentral PrincipalLista de Partes:

1 correa de 1.4m x 20mm aprox.1 pegamento para PVC

Una vez que se ha montado el motor se coloca el tubocorto con la pestaa en el agujero de la base de madera.Se coloca la correa de goma en el rodillo superior, secoloca el tubo central por el tubo corto de arriba y se dejala correa pasar por el tubo ms largo.

El otro extremo de tubo centarl se lo inserta en el tubocorto de la base de madera y se coloca la correa en elrodillo del motor.

Una vez que nos hemos asegurado de que la correa tienela tensin necesaria se procede a pegar el tubo a los tuboscortos de PVC. De esta manera tendremos el vandegrafflisto tal como se ve en la figura 28.

figura 26

figura 27

figura 28


En las siguientes pginas se puede ver la construccion de un Vandegraff similar al que se detalla enlas pginas anteriores.


GENERADORGENERADORGENERADORGENERADORGENERADORDEDEDEDEDE

KELVIN KELVIN KELVIN KELVIN KELVINSifn Recipiente de

agua

Grampaajustable demadera

Chorros alternoshechos al presionarun tubo de cobrede 1/4 sobre unclavo

Lmparade Nen

Bloques de plstico oplastoform

Tubos de metal

Soldadura

Soldadura

Alambregrueso

Espacio para lachsipa


Este es el generador electrosttico de Lord Kelvin de gota de agua . La primitiva mquinaelectrosttica en la cual se basa el moderno generador Van de Graaff. Ambas mquinastransforman la energa mecnica en elctrica, empleando la fuerza mecnica para separar cargaselctricas de signos opuestos y empujra las cargas iguales en forma conjunta. En otras palabrasse hace un trabajo para evitar la repulsin mutua de cargas iguales.La diferencia de potencialen las terminales de las mquinas se incrementa por estos medios.Lord Kelvin logr el mismo resultado que la mquinavan de graff hace ms de un siglo suspendiendo aguade un recipiente (produciendo trabajo) y permitiendoque caiga en forma de gotas a travs de conductoresarreglados de tal forma que las gotas actuaban comoportadores de carga. Este aparato puede generarsuficiente voltaje como para encender un foco de nen.

COMO SE CONSTRUYE

El reservorio de agua es una lata de leche en polvodesechada y los colectores latas de jugo de naranja.Estos colectores deben estar colocados sobreaislantes tales como bloques de plstico, plastoform,etc. Un trozo de alambre grueso se suelda a cada latay a los extremos de cada alambre un trozo de tubo demetal de 2,5 cm de dimetro. Estos tubos se encuentranauna altura de ms o menos 7 cm de las latas.

Un pequeo foco de nen se suelda a uno de losalambres en un punto donde ambos alambres secruzan, ver los dibujos. Se deja un espacio para quesalte una chispa entre la otra pata del foco nen y elsegundo alambre.

Se usa un tubo de goma o de plstico para hacer caerel agua desde el recipiente principal por medio delefecto sifn. Se coloca en el extremo del tubo queingresa al reservorio una tuerca para que tenga peso yno se salga de la lata.

Se usa una pinza de madera para ropa y se le coloca un tornillo con su tuerca que nos permitirhacer ajustes a la velocidad en que el agua cae.

Se usan tubos de vidrio o de cobre en forma de T con picos delgados en los extremos. Estos sedeben colocar justo en el centro de los tubos cortos conectados a los alambres. Si no sedispone de tubos de vidrio se puden usar tubos de cobre. Para hacer los picos simplemente secoloca en los extremos de los tubos un clavito y se aplana el resto con un martillo.

En caso de que no se disponga de ninguno se pude ehacer un dispositivo como el que semuestra en la figura, con tubos de plastico como los que se venden para inyectar suero en loshospitales. Inclusive se puden usar los dispositivos para controlar el flujo que vienen en esos kitspara controlar el flujo de agua.

Tubo transparente deplstico para acuario

Agujeroen laMadera

Cerca de7cm


El flujo de agua se ajusta de manera que el el chorro rompa en pequeas gotas dentro de lostubos. Una vez que se ha hecho esto, la mquina comienza a trabajar. El mximo voltaje generadoest limitado por el eapcio que hay entre la patita del foco de nen y el alambre conductor queune el tubo con la lata inferior. Si se colocan ambos muy cerca ocurren frecuentes chispasacompaadas por destellos dbiles del foco nen. Con una separacin mayor las descrgasson menos frecuentes pero el foco brilla ms. Si la separacin es mayor a 1 cm, las fuerzaselctricas alterarn el camino de las gotas. En vez de caer verticalmente, virarn hacia la lataopuesta. Esto hace que se formen interesantes formas en las gotas y se forma un fino espray,pero al mojarse el conjunto, el aparato deja de funcionar porque es muy sensible a la humedad.

COMO FUNCIONA

Una vez que el aparato empieza contina trabajando porque es elctricamente inestable.Asumamos que al principio la lata de la derecha est cargada positivamente un poco ms quela de la izquierda. El tubo de la izquierda tendr el potencial de la lata derecha y viceversa. Lascargas negativas (presentes en forma natural en el agua) sern atradas en el chorro de aguadel tubo izquierdo positivamete cargado. Al romperse el chorro, las cargas negativas sonatrapadas en la gotas y alejadas (por gravedad) del tubo que las atrae y hacia la lata cargadanegatvamente en contra de la fuerza de repulsin electrosttica. Por tanto la carga en la lata dela izquierda se vuelve cada vez ms negativa (se guarda carga elctrica as como agua en lalata). Un mecanismo idntico ocurre en el otro lado del aparato, donde la carga que se acumulaes de signo opuesto. La diferencia de potencial se incrementa sin lmite de no ser por las fugasdel sistema.


DETECTDETECTDETECTDETECTDETECTANDO LA ELECTRICIDANDO LA ELECTRICIDANDO LA ELECTRICIDANDO LA ELECTRICIDANDO LA ELECTRICIDAD DE LAAD DE LAAD DE LAAD DE LAAD DE LATIERRATIERRATIERRATIERRATIERRA

INTRODUCCION

Si los campos elctricos fueran visibles, entonces tendramos una vista increible. Al pararnossobre una colina se opdra ver un bosque de lneas de campos elctricos salinedo del suelo etodas direcciones y llegando a la inonosfera. Incluso se podran ver tormentas, de hecho elcampo elctrico de la Tierra es ms dinmico que su contraparte magntica.

Estos fenmenos elctricos se generan por las miles de tormentas que se producen en nuestroplaneta con 100 rayos por segundo y por la carga de electricidad esttica producida por lasgotas de lluvia. Como rsultado vivimos en un oceano de carga negativa que genera un campoelctrico de 100 voltios por metro de elevacin. En otras palabras, cuando estamos parados,nuestra cabeza tiene 200 voltios ms que nuestros pies y cuando una tormenta pasa por arribael campo elctrico se pued incrementar a miles de voltios por metro. Por fortuna hay muy pocascargas libres (electrones libres e iones positivos) en el aire que nos rodea, de manera queestos altos voltajes no puedn crear grandes corrientes, las cuales nos electrocutaran.

Para monitorear el campo elctrico de la Tierra se puede usar un aparato que mide camposelctricos por medio de dos discos metlicos con ranuras montados coaxialmente y verticalmente,con sus superficies casi en contacto. Un disco se fija y se conecta a tierra en la caja delinstrumento y el otro se hace girar a alta velocidad. (Conectar el instrumento a la tierra de la cajay no a la superficie de la Tierra permite que el experimentador tome medidas desde cualquierlugar, incluso desde un aeroplano en vuelo.)

Cuando las ranuras no estn alineadas, el campo elctrico local llega a la placa superior y ahceque algo de la carga libre vaya a tierra. Pero como los conductores bloquean los camposelctricos, la placa inferior bloquea a la placa superior cuando las secciones de metal estnalineadas, permitiendo que las cargas retornen. Al hacer girar la placa inferior hace que lacorriente vaya y vuelva en el cable de tierra y los pulsos elctricos se pueden detectar con uncircuito sencillo.

Figura 1: Aparato que mide las fluctuacionesen el cmapo elctrico de la tierra. El aparatofunciona debido a dos discos con ranuras, unode los cuales gira. Para mayor precisiopn elinstrumento debe ser calibrado con equiposadicionales (en rojo).

Al moldesuperior

Al medidor

9 voltiosAl voltmetro

Almoldeinferior

+ -


CONSTRUCION

Para hacer el aparato se toman dosmoldes de acero para hacer queques yse les corta una 12 ranuras igulamenteespaciadas a 15 grados de sus basescirculares. Para hacer girar uno de losmoldes se usa un motor elctrrico de altavelocidad, estos motores tienen unavelocidad de entre 1 000 a 7 000revoluciones por minuto (rpm), a estasvelocidades con los moldes con cortesa 15 grados, el campo de la tierra gen-era corrientes de un nanomaperio en elcable a tierra con frecuencias que varanentre los 200 hertz (para 1 000 rpm) alos 1 400 hertz (7 000 rpm). ESta selanse pude detectar con un simple circuitoconteniendo un amplificador detransductancia y un amplificador depicos. De hecho este instrumento puededetectar cambios de una milsima en elcampo del ambiente. Ms an unacomputadora analizando los datospuede ahcer seguimiento de lasfluctuaciones rivalizando a losinstrumentos profesionales.

Se usa un transportador para dibujar lasranuras, luego se asegura con prensasC los moldes a una pieza circular demadera que facilita el corte de las ranuraspor medio de una sierra caladora de estamanera obtendremos dos juegosidnticos de ranuras. Uno de los moldeses el snsor estacionario y el otro elgiratorio.

Como el motor elctrico genera ciertas cantidades de ruido electromagntico, se deben tomarciertas precausiones. An el eje de metal genera energa y si se conecta el disco giratoriodirectamente se generar ruido que impedir que el aparato funcione correctamente. Paraevitar esto se le coloca al eje un material no conductor, tal como madera o plstico, de unos 2,5cm de dimetro. Se usa un taadro de mesa para perforar con precisin un agujero en el medioexacto de la extension de madera o plstico y luego se encola el eje del motro en este agujerocon pegamento epxico (poxilina, etc). Luego se aisla el motor montandolo coaxialmente, contornillos y arandelas de teflon, al interio y exterior de un contenedro de metal como los que seencuentran en esculas (o se puede usar una cubeta de metal). Finalmente se atrapa la mayorparte de la radiacin indeseable con dos capas de malla metlica para ventanas.

Figura 2: Montaje verticalde las partes incluyendo losmoldes de queques conranuras.

TORNILLO DE TEFLON

ARANDELAS DE TEFLON

MOTOR ELECTRICO

RECIPIENTE DE METAL

MALLA METALICA

ESPACIADOR DE PLSTICO

EJE DE MADERA

TORNILLO DE METAL

RECIPIENTE DE METAL

MOLDE SENSOR CON 12RANURAS DE 15GRADOS

ESPACIADOR DE GOMA

CIRCUITO ELECTRONICOCUBIERTO CON MALLADE ALAMBRE

ESPACIADOR DE PVCENCOLADO AL EJE PERONO AL MOLDE

MOLDE GIRATORIO

SEGMENTO DE PVCASEGURA EL MOLDEGIRATORIO AL EJE


A continuacin se corta un segundo recipiente de metal de manera que quepa en el primerrecipiente que sujeta al motor. Luego se perforan aguajeros en el medio del molde de quequeque ser el sensor y un tercer molde que servir para calibrar el instrumento. En este agujerodebe caber el eje de madera. Durante el proceso de calibracin se nececita cargar el tercermolde de modo que se le fija un cable conductor. Tres pequeos espaciadores de goma losdetendrn en su lugar sin que se unan. Fija los cables con tornillos usando aisladores y perforaagujeros en la lata externa para sacar el cable por ese lugar.

El circuito debe estar conectado a la lata (recipiente) interior en un lugar directamente debajodel molde sensor. Para reducir la interferencia elctrica, los cables que conectan el molde sen-sor al circuito deben ser lo ms cortos posibles. Adems se debe colocar un trozo de mallametlica alrededor del circuito. Se tiene que forzar a las seles para que pasan por elamplificador, de manera que hay que asegurarse de que los cables de tierra son la nicaconeccin elctrica ente el molde sensor y el recipiente. Se instala todo el conjunto en el interiode otro recipiente de metal usando aisladores. Luego se corta un trozo de PVC de 2,5 dedimetro interior un espaciador que 1 cm de longitud. Desliza el espaciador en el eje de maderay que descance contra el molde sensor, se encola el espaciador solo en el eje (si se lo encola enel molde sensor, el eje no girar). Finalmente se perfora un agujero en el medio del moldeinferior de manera que se lo pueda asegurar en el eje entre el espaciador y la segunda pieza detubo PVC.

Para calibrar el instrumento se necesita asegurar un cuarto molde de queque de acerocoaxialmente al extremo de una varilla de madera y un molde para pizzas (para evitar el campoelctrico de la Tierra) en el otro extremo. Se inserta este implemento dentro del emsamble derecipientes de metal.

Figura 3: Circuito conteniendo unamplificador de transconductancia yun detector de picos.

AMPLIFICADOR DETECTOR DE PICOS

MOLDEDETECTOR

CONECTARDIRECTAMENTE ALRECIPIENTE DE LOSINSTRUMENTOS

FUENTE DE ALIMENTACION

BAJASENSIBILIDADMEDIASENSIBILIDADALTASENSIBILIDAD


Un voltaje entre los moldes superior e inferior crea un campo que se aproxima al de la Tierra.Con dos centmetros de separacin entre estos moldes, una diferencia de 2 voltios crea 100voltios por metro en el interior del instrumento. Se puede calibrar este instrumento en laparte baja de su escala con una bateria de nueve voltios y un restato. Para simular el campogenerado por una tormenta elctrica se requiere un voltaje de 200 voltios, pero se debe teneren cuenta que ester voltaje puede matar.

Se usa el instrumento en el exterior, alejado de los edificios y colocado sobre un poste de maderao cualquier aislante en forma de anillo. De cualquier forma hay que asegurarse que la apaerturainferior del aparato no tenga ninguna obstruccin hacia el suelo. Si se lleva la seal hasta unacasa con un cable coaxial, se podr monitorear confortablemente el campo en todo tipo declima


COMO SE HACEIniciaremos por la parte deabajo.

Lo primero que hay quehacer es cortar una pieza de 5a 7 centmetros de un tubo de3/4 de pulgada de PVC y se loencola a una base de madera.Esta pieza sujetar elgenerador y nos permitirquitar con facilidad as comoreemplazar a la banda degoma (liga) o hacer ajustes.

Un simple generador

Van de GraaffConstruiremos un diminuto aparato que puede generar hasta 12 000 voltios a partir de una latade soda y una banda de goma (liga). Este aparato se llama Van de Graaff , se lo puede encontraren los museos de ciencia porque puede producir hasta 500 000 voltios o ms. El nuestro esms modesto pero puede producir chIspas de unos 2 centmetros de longitud, aunque elamperaje (la corriente) es muy poca, por lo que el aparato, con sus 12.000voltios no es peligroso. Produce electricidad esttica.

MATERIALESMateriales que necesitas :- Una lata vaca de soda- Un pequeo clavo- Una liga (banda de goma) grande de1 o 2 centmetros de ancho y de 6 a10 cm de largo- Un fusible de unos 5x20 millimetros- Un pequeo motor de corriente contnua (de un juguete)- Un vaso de plastoform (o de papel parafinado)- Pegamento instantneo- Dos cables de unos 15 cm de longitud- Dos piezas de tubo de tuberia plstica de 3/4 de pulgada PVC de 5 o 7 cm de longitud- Acople de 3/4 de PVC- Un conector T de 3/4 PVC- Cinta adhesiva- Un bloque de madera


Cortamos el vaso de plastoform desde labase, dejando unos 2.5cm y cortamos unagujero del mismo dimetro que el tubo enla base y al medio. Introducimos el tuboPVC por este agujero.

Luego perforanos tres agujeros en el acoplede PVC. Dos de estos tiene que estar enlugares opuestos porque sujetarn el clavitoque actuar de eje para la banda de goma.El tercer agujero se encuentra entre los otrosdosy sujetar el "cepillo" superior, el que, al igual

Como se ve en la foto, el cable pelado se sujetaen si lugar con cinta adhesiva o pegamento. Secoloca la banda de goma en la polea y se dejaque cuelgue del conector T.

Ahora, cortamos unos 8 a 10 cm de tubo de 3/4de PVC. Este ir sobre el conector T, con labanda de goma en el interior. Usamos un clavitopara sujetar la banda de goma. El largo del tubodebe ser de la misma longitud que la banda degoma. Esta no debe estar muy estirada porquela friccin evitar que el motor gire.


que el de abajo se encuentra tan cerca que"casi" toca a la goma. El cepillo superior sesujeta al tubo de unin de PVC y el acople sepone en el tubo de 3/4 sobre el soporte de vasode plastoform. La banda de goma se jala porel acople y se lo sostiene en su lugar con elclavo. Se pela el cable y se le da unas vueltaspara que los alambritos no se separen mucho.El otro extremo del cable se sujeta dentro dela lata de soda para que est electricamenteconectado al "cepillo".Necesitamos un pequeo tubo de vidrio quefuncione como polea de baja friccin y comocomplemento "triboelctrico" de la banda degoma, ambos nos servirin para generarelectricidad esttica por friccin. El vidrio y lagoma son muy buenos generadores deelectricidad. El tubo se consigue de un fusibleelctrico. Los extremos metlicos se quitan conun soldador.

Guarden las tapitas de metal...los usaremospara otro proyecto! El tubito de vidrio no tieneimperfecciones y no se romper facilmente.El siguiente paso es un poco difcil: metemosel clavito por uno de los agujeros en el tubo,luego se introduce el tubito de vidrio, despusla banda de goma que debe estar sobre eltubito de vidrio y finalmente metemos el clavitoen el orificio del frente. La banda de goma debegirar sobre el tubito de vidrio y este girar sobreel clavito. Ahora encolamos la base del vasitoen el tubo de PVC. Es mejor usar siliconacaliente para que ayude a que est estable.Ahora ya podemos usar una lata de soda, estasse usan porque no tienen esquinas, lo cualminimiza la "descarga de corona". Con unacuchilla, corta un agujero en la base de la lata.Con el mismo borde del corte en la base, se

hace sujetar el cable pelado del "cepillo" y sepresiona la lata hasta que toque el vasocortado.

Finalmente, soldamos unos cables al motorpara las pilas. Se pueden usar un par de pilas,o una batera de 9 voltios. Pero la batera hacegirar demasiado rpido al motor y se rompe eltubo de vidrio, aunque el voltaje obtenido esms alto.Para hacer funcionar el Van de Graaff conectalas pilas. Si los "cepillos" estn muy cerca, perosin tocar a la banda de goma, sentirs unachispa que sale de la lata de soda al acercarel dedo. Es buena idea sujetar con la otramano el cable de abajo, del cepillo inferior.


Nuestro Van de Graaff usa un tubo de vidrio y unabanda de goma. Esta roba electrones del tubode vidrio, dejndolo con carga positiva, mientrasque la goma se queda con carga negativa.En este dibujo se puede ver claramente la bandade goma las poleas y los "cepillos" en ambosextremos, arriba y abajo.El segundo trucoLa carga triboelctrica es el primer truco. Elsegundo est en los cepillos de alambre. Cuandose acerca un metal a un objeto cargado, ste haceque los electrones en el metal se muevan. Si elobjeto tiene carga positiva jala los electrones,si tiene carga negativa los empuja. Los electronestienen carga negativa. Como cargas iguales serepelen y los electrones tienen todos igual carga,siempre tratan de estar lo ms alejadosposibles los unos de los otros. Si el objeto demetal tiene una punta, los electrones en sta sonempujados por el resto de los electrones en elresto del objeto. Entonces en una punta haymuchos electrones empujando desde el metal,pero ninguno empujando desde el aire. Si haysuficientes electrones en el metal, estos puedenempujar a otros electrones hacia el aire. Loselectrones aterrizan en las molculas del airedandoles una carga negativa. El aire cargadonegatvamente es repelido del metal cargadonegatvamente y un viento con carga negativasopla desde el metal. Se llama a esto "descargade corona" porque se puede

COMO FUNCIONA?Seguramente que, alguna vez, frotaste un globo en tu cabello, luego lo pegaste a la pared. Sinunca lo haz hecho intntalo! El generador Van de Graaff usa este mismo truco, as como otrosdos para generar el alto voltaje necesario para producir una chispa.El primer trucoCuando el globo hizo contacto con tu cabello, las molculas de goma tocron las molculas decabello. Al tocarse, las molculas de goma atraen electrones de las molculas del cabello. Alapartar el globo del cabello, algunos de esos electrones se quedan en el globo, dndole unacarga negativa. Los electrones extra en el globo repelen a los electrones el la pared empujndolesde la superficie. La superficie de la pared se queda con una carga positiva, porque hay menoselectrones que cuando era neutra. La pared con carga positiva atrae al globo negativo confuerza suficiente como para mantenerlo pegado contra s. Si seleccionamos materiales y losfrotamos unos con los otros, podemos encontrar cuales se quedan con carga negativa y cualescon carga positiva. Podemos tomar estos objetos en pares y colocarlos en una lista; del mspositivo al ms negativo. Esta lista se llama La Srie Triboelctrica. El prefijo Tribo- significa"frotar". La Serie triboelctrica

Los Ms positivos (en este extremo pierden electrones)

asbesto pelo de conejo

vidrio cabello nylon lana seda papel

algodn goma dura

goma sinttica poliester

plastoform orlon saran

poliuretano polietileno

polipropileno Cloruro de Polivinilo (tubo PVC)

teflon goma de silicona

Los Ms negativos (en este extremo roban electrones)


observar una luz en forma de corona. Lo mismo pasa a la inversa si el metal tiene muy pocoselectrones (si tiene carga positiva). En la punta, todas las cargas positivas en el metal jalantodos los electrones dejndolo muy cargado. las molculas de aire que llegan a la punta pierdenelectrones por la punta positiva. Las molculas de aire son ahora positivas y son repelidas porel metal con la misma carga.El Tercer trucoLuego de aprender este ltimo truco podremos entender el funcionamiento del generador. Dijimosque todos los electrones tiene la misma carga y tratan de alejarse unos de otros tanto comosea posible. El tercer truco usa la lata de soda para tomar ventaja de esto. Si le damos a la latauna carga de electrones, estos tratarn de estar lo ms alejados unos de otros como sea posible.Esto tiene el efecto de que todos los electrones se van al exterior de la lata. Cualquier electrnen el interior sentir el empuje de los otros y se mover. Los electrones en el exterior sienten elempuje de la lata, pero no del aire que no tiene carga. Esto significa que si ponemos electronesen el interior de la lata, sern jalados al exterior. Podemos meter tantos electrones comoqueramos al interior de la lata, todos se irn al exterior.Entonces cmo funciona el VDG?Funciona haciendo trabajar los tres trucos que hemos visto. El motor hace girar la goma. Estava alrededor del vidrio y le roba electrones. La banda de goma es ms grande que el tubo devidrio. Los electrones robados del vidrio se distribuyen por toda la banda de goma. La cargapositiva del vidrio atrae electrones del cable en el cepillo superior. Estos electronescargan el aire saliendo de los puntas del cepillo. El aire es repelido por el cable y atrado alvidrio. Pero el aire cargado no puede llegar al vidrio, porque la banda de goma se interpone.El aire cargado llega a la goma y le transfieren electrones. La banda de goma llega al cepillo deabajo. Los electrones en la goma empujan a los electrones del cable. Los electrones delcable son alejados y se van a tierra o a la persona que est agarrando el cable. Las puntas delcepillo inferior son ahora positivas y ellas jalan a los electrones de cualquier molcula de aireque las toque. Esta molculas positvamente cargadas son repelidas por el cable con la mismacarga y son atradas por los electrones de la goma. Cuando llegan a sta, recoge de nuevosus electrones y la goma y el aire pierden su carga. La banda de goma est ahora lista pararobar ms electrones del tubo de vidrio. El cepillo de arriba est conectado a la lata de soda.


Trucos con el Van de Graaf Una de las cosas interesantes para ver con elVDG es cmo las cargas iguales se repelen.Tomamos papel de servilleta y cortamos tirasde este liviano papel. Encolamos con cintaadhesiva los extremos y luego sujetamos algenerador Van de Graaf. Se ver como si lalata de soda tuviera cabello. Al encender el Vande Graaff , notamos que las tiras de papeladquieren la misma carga y se repelen lasunas con las otras. Las tiras se paran comolos pelos en la espalda de un gato. Si tenemosun compaero con el cabello muy delgado,podemos pedirle que se suba a un banco deplstico y toque el generador VDG, al instantesu cabello se parar.

Tiene carga positiva y atrae electrones de la lata, las cargas positivas de la lata se alejan unasde otras. Se transfieren electrones de la lata de soda hacia tierra, usando la banda de gomapara esto. En poco tiempo la lata de soda pierde tantos electrones que se vuelve 12 000 voltiosms positivo que la coneccin a tierra. Si la lata fuese ms grande se llegara a un voltaje msalto. El Aire se ioniza en un campo elctrico de unos 50 000 voltios por centmetro. El aireionizado conduce la electricidad como un cable. Se puede ver el aire ionizado conduciendoelectricidad cuando se calienta tanto que emite luz, en este caso le llamamos chispa elctrica.


La Botella de Leyden es un capacitor que tienedos conductores, uno en la parte exterior y otroen la parte interior. Como conductores se puedenusar trozos de lmina de aluminio (la que se usapara la cocina).

MATERIALESLos materiales que usaremos son:- Frasco de plstico para rollo de pelcula fotogrfica- Papel de aluminio (para usar en horno de cocina)- Tornillo y tuerca- Alambre delgado (clip para papel)- Pegamento- Tubo de plstico PVC- Trozo de tela

COMO SE HACE

Primero debes obtener un alambrito,corta un trozo de la lmina de aluminio y envuelvecon este el frasco de rollo de pelcula fotogrfica.

Luego debes colocar en el interior otrotrozo de lmina de aluminio, si deseas puedesusar pegamento, ten cuidado de hacer secar unbuen tiempo porque los gases que se quedanen el interio pueden hacer explotar el frasco.Toma la tapa, haz una perforacin e introduceen esta un tornillo y asegura en la parte de abajoun trozo de alambre obtenido de un clip parapapel. Este alambre debe hacer contacto con lalmina que colocaste en el interior. Toma un trozode cable (con varios hilos) y sujetalo en la partede arriba del tornillo, llamaremos a esta parte"cepillo de coleccin". Observa el dibujo de allado.Es buena idea usar un pegamento como la clefao algn otro que no tenga agua en suscomponentes.

GENERADOR ELECTROSTATICOY BOTELLA DE LEYDEN

DE FRASCO DE PELICULA


PRUEBA Y USO Para usar este aparato puedesdisponer de tus compaeros decurso pidiendoles que hagan unacadena humana. Las personas delos extremos deben tocar el pernode la botella y el recubrimientoexterior. Todos recibirn unadescarga, no deben hacer estopersonas que se encuentren maldel corazn o que tengan unmarcapasos.

Generador ElectrostticoEl generador es simplemente un tubo de pvc que se frota con un pao o un trozo de tela.El aparato se hace funcionar colocando la botella de leyden en el borde de una mesa, lugodebes hacer que el cepillo de coleccin toque al tubo de pvc mientras lo haces deslizar frotandoen el pao o tela. El alambre que se ve que sale del a botella de leyden es simplemente unaconexin a tierra, en vez de esto puedes pedir a alguien que tome el frasco sujetando por laparte que tiene la lmina de aluminio. Esta persona no recibir una descarga si no toca lalmina y el tornillo.

COMO FUNCIONALa Botella de Leyden, uno de los condensadores ms simples, descubierto alrededor de 1745,de forma independiente, por el fsico holands Pieter van Musschenbroek de la Universidad deLeyden y el fsico alemn Ewald Georg von Kleist. La botella de Leyden original era una botellade cristal llena de agua y cerrada, con un alambre o una aguja que traspasaba el tapn yestaba en contacto con el agua. La botella se cargaba sujetndola con una mano y poniendo laparte saliente del alambre en contacto con un dispositivo elctrico. Cuando se interrumpa elcontacto entre el alambre y la fuente elctrica y se tocaba el alambre con la mano, se producauna descarga que se presentaba como una sacudida violenta. La botella de Leyden actual estrecubierta por una capa de estao tanto por la parte interior como por la exterior. El contactoelctrico se realiza con una barra de latn que atraviesa el tapn de la botella y que est encontacto con la capa interior de metal mediante una cadena. Se produce una descarga completacuando se conectan las dos capas por medio de un conductor. La botella de Leyden se utiliza todava para demostraciones y experimentos en loslaboratorios.


La Botella de Leyden es un tipo de capacitor de alta tenssin de uso comun en electrosttica.Su forma usual (ultimos 200 aos...), consiste de un frasco cilndrico de material altamenteaislante, con una lmina metlica fijada por fuera y otra por dentro. Un terminal atraviesa la tapadel frasco y hace contacto con la lmina interior, y un anillol metlico hace contacto con la lminaexterior, y as tenemos los dos terminales del capacitor.

Fue inventado independientemente, en 1745, por Von Musschenbroek, en Leiden (o Leyden),Holanda, a partir de un experimento de su amigo Cunaeus, y por Von Kleist. En la forma originalera un frasco con agua por dentro y un cable como terminal interior, la mano del experimentadorservia como terminal exterior. Luego fue perfeccionada hasta la forma que hoy se usa.

Con las botellas de Leyden, se pueden producir fuertes chispas elctricas, lo que llev al mejorentendimento de las propriedades de la eletricidad. Servian tambim para impresionantesdemonstraciones, como dar choques elctricos en cadena de centenas de voluntrios (?) conlas manos sujetadas por ellos mismos.

BOTELLA DE LEYDEN


Para construir una Botella de Leyden, se puede usar un frasco, recipiente o una copa alta deplstico o vidrio, con tapa. Los plsticos aislan mejor que el vidrio. El material debe tener elespesor adecuado, e no debe tener rayaduras o juntas, que pueden romperse con las altastensiones.

Si usamos vidrio, ste debe ser barnizado o encerado, para mejorar su aislacin superficial.Particularmente adecuados para este uso son los frascos de comprimidos efervescentes(vitamina C). La tapa con gel de slice contribuye a deijar el interior seco, y as altamente aislante.Las hojas que formam las placas del capacitor puedem ser de aluminio, no se debe usar muydelgado para mayor solidez de construccin y que quede biem alisada. La placa externa debeser colada al frasco, o al menos fijada con cinta adhesiva. La placa interna tambin se debepegar o se la deja as ya que asumir la forma correcta en el interio. El terminal central debe serde alambre grueso (aluminio o latn, que sean fciles de doblar), terminado en un gancho y unabola. Lo ideal es una bola metlica, pero una bola de otro material cualquiera tambin serviruya que el propsito principal es el de evitar que escape la eletricidade por el efecto corona enla punta del terminal. Hacer uc anillo en la punta del alambre terminal tambien es efectivo. Elterminal central debe tocar la placa interna. Esto se puede hacer facilmente enrrollando un alambremas fino en el alambre terminal, dentro del frasco, y doblandolo de forma que haga presincontra a placa interna en dos puntos opuestos. El terminal externo puede ser hecho con unalambre de latn enrrollado como en la figura de la pgina anterior.

Con frascos de comprimidos se consiguen capacitancias de unos 50 pF, mas o menosdependiendo de la altura de las placas metalicas, con aislacin suficiente para unos 60 kV. Conrecipientes mayores, se pueden lograr capacitancias de centenas de pF, y aislaciones comopara unas centenas de kV. Para capacitancias mayores, se pueden conmectar varias botellasen paralelo, formando uma bateria de capacitores. Para mayores tensiones, varias botellaspueden ser conectadas en serie. Se debe notar que los capacitores de valor elevado en altatension son peligrosos, debido a la alta energia de los choques que pueden causar. Para usarcon mquinas electrostticas, 50 a 100 pF es ms que suficiente para la produccin de brillanteschispas, sin mayores riesgos. Notemos que la forma usual de conectar botellas de Leyden amquinas eletrostticas bipolares es usar dos botellas, una con el terminal interno conectado acada terminal de la mquina, con los terminales externos interconectados por un alambre. Lacapacitancia efectiva es la mitad de la capacitancia de una botella, pero la asilacin se vuelveel doble.


BOTELLA DE LEYDENCON VASOS DESECHABLES

Este es un sencillo dispositivomuy fcil de llevar a cabo conmateriales que estn al alcance dela mano.Se trata en realidad de una seriede botellas de leydendesarmables que se hacen a partirde vasos desechables (de los quese usan para beber gaseosas)estos vasos vasos pueden ser deplstico, papel o plastoform(tergopol).

CONSTRUCCIONPara construir una botella deleyden de un vaso desechable,primero se toma un vaso y seenvuelve alrededor de este papelde aluminio, del que se usa paracocinar (cuanto ms gruesomejor).Se debe tener cuidado de dejaren la parte superior unos 3 cmpara evitar los arcos.Antes de evenvolver el apluminiose coloca una tira de aluminiodoblada sobre s unas dos o tres


veces para hacerla resistente.La lmina de aluminio que se enrrolla sobre el vaso debe hacer buen contacto con esta tira dealuminio.Hacemos varios de estos vasos.Notaremos que si colocamos un vaso dentro de otro obtenemos un capacitor con dosconductores y con esto ya tenemos una botella de leyden.Si colocamos varios vasos uno dentro del otro debemos tener cuidado de que las tira de aluminioqueden colocadas a derecha e izquerda alternativamente; de esta manera tendremos dosterminales a los cuales a los cuales se van sumando los siguientes.

En la foto de arriba se puede ver una banco de estas botellas de leyden funcionando con unabobina tesla.Aunque no parece muy peligroso, se debe tener mucho cuidado con este experimento porquecuantos ms vasos usemos la capacidad aumenta y por tanto el voltaje.


COMO SE HACESimplemente observando la foto ya puedesconstruir tu motor.

Quita los aros de arriba que son para abrirlas latas. Ata uno de los aros al hilo, el otro extreodel hilo talo al medio de la puntabola d plstico.Coloca las latas con una separacin de 6 cm a10 cm.

Coloca la puntabola (le dicen birome enalgunos pases) sobre las latas, de manera queel aro se balancee como a una altura de 3 cmde la mesa sobre la que has colocado las latas.

Simple experimento, fcil de construir, te toma unos 5 minutos con materiales caseros. Esteexperimento tiene forma de una campana, con el badajo que golpea furiosamente a ambaslatas de bebida de cola varias veces por segundo. Es por esta razn que se lo conoce tambinel expeimento de las campanas de Franklin. De vez encuando aparecen chispas azules que se deben al alto voltaje generado.

MATERIALESMateriales que necesitas:- Dos latas de gaseosa.- Un objeto de plstico, como una puntabola.- 15 centmetros de hilo.- Dos lminas de aluminio de unos 30 cm (se usan para hornear en la cocina y para envolver comida).- Cinta adhesiva.- Dos cables con clips "quijada de caimn"

Motor de Alto Voltaje


Conecta un cable (sujetando con cinta adhesiva) a la lata de la derecha (no olvides pelar elaislamiento de plstico), este ser el cable para conectar a tierra y el otro extremo debeconectarse a tierra como una pileta de agua, o a la tierra del computador, si no hay tierra,puedes sujetar el cable (pelado) con las manos, porque tu haces una buena coneccin a tierra.Conecta el otro cable a la otra lata (la de la derecha). Su otro extremo ser conectado a unafuente de alto voltaje.Esto es ms fcil de lo que suena, porque una fuente inofensiva de alto voltaje es el monitor decomputadora o la TV. Como puedes ver en la foto, el aparato est sobre el TV. Se presiona untrozo de lmina de aluminio de unos 30 cm de longitud en la pantalla. Se cuela porque la pantallaest cargada de electricidad.

COMO FUNCIONAConecta el cable de la lata derecha a la lminade aluminio. El aparato comienza a funcionar al encender la TV. El aro es atrado por una de laslatas y cuando la choca, es atrado por la otra lata y la accin se repite.

PORQUE OCURRE ESTODentro del TV hay un generador de alto voltaje que se usa para mandar electrones a la pantallay que crean las imgenes. Al colocar un conductor de gran tamao en la pantalla construimos uncapacitor que se carga en forma parecida a las bateras de los autos y usamos la electricidad


fuera del TV. El voltaje con el que se carga nuestro capacitor es alto, pero tiene muy pocacorriente, de manera que si tocamos la lmina, la descarga no es ms peligrosa que si caminamospor una alfombra y luego tocamos el picaporte de la puerta. La lata de la derecha est conectadaal alto voltaje y la de la izquierda a tierra, por lo que la electricidad se va a tierra.Los electrones de la lata de la derecha atraen al aro, al tocar ste a la lata, se carga con elmismo tipo de electricidad y como dos objetos cargados con el mismo tipo de electricidad serepelen, el aro es lanzado hacia la otra lata, donde se descarga y se repite el proceso.

OTRA VERSIONEste aparato se llama "Las campanas de Franklin", cientfico norteamericano, que, como yasabes, estudi la electricidad producida por los rayos. Usaba el aparato para detectar los rayosen las tormentas. El conectaba uno de los cables a su pararrayos y el otro a una bomba de aguade hierro, que haca de tierra. Claro que no us latas de bebidas, sino campanas. Tambinpuedes hacer unas bolitas de lmina de aluminio, para despus colgarla entre las latas. Puedeshacer el mismo aparato con campanitas.

Puntabola Hilo con aro dela lata

Conectar al TVConectar a Tierra


Este es un simple motor electrosttico que se hace a partir de un Disco Compacto (CD). Lo quedenemos hacer es:

Tomamos un disco y lo colocamos en el centro un tubo de vidrio con la base redondeada.Un tubo de ensayo funcionar a la perfecccin.

Luego debemos montar en una base de un material no conductor (madera, plstico, etc)tres varillas, dos de plstico o madera y una de metal. La varilla central debe tener un clavo largopara que funcione de pivote del disco, mientras que las varilla que se colocan a los lados debentener clavos ms pequeos y colocados a la misma altura.

Si nos fijamos con cuidado en el dibujo notaremos que la varilla aislada debe tener un cablecitopara poder conectar en este el aparato generador de electricidad esttica. La varilla metlicase debe conectar a tierra.En la foto del abajo podemos ver todo el motor funcionando a la perfeccin. La parte aluminizadadel CD se quita con ayuda de algn disolvente o simplemente raspando la superficie con cuidado.El motor de CD funciona con una mquina electrosttica que tenga un voltage no muy alto, porlo que se puede hacer funcionar con el Van de Graaf cuya construccin se detalla en este mismolibro.

Motor Electrostaticocon Disco Compacto

Disco compactoTubo de vidrio

Base de madera

Varilla con clavo

Varilla metlicaconectada a tierra

Varilla Aisladaconectada agenerador


INTRODUCCION

Este experimento consiste de un aparato electrosttico, se llaman mquinas electrostticas atodos los aparatos capaces de generar de modo contnuo, cantidades notables de cargaselctricas con un alto potencial elctrico. Estos aparatos sempre han llmado la atencin,especialmente en las Ferias de Ciencias. Existen mquinas como el generador de Van DeGraaff, de Wimshurst, de Kelvin etc. Pero para trabajos en laboratorios y demonstracionessimples en las aulas o el colegiola ms fcil y ms recomendada de estas mquinas es elEletrforo de Volta.

Materiales

Cartn de unos 25 cm de dimetro (mejor si se usa un disco de alumnio o madera barnizada);hoja de papel alumnio; mango aislante (20 cm de tubo plstico de pvc); hoja de plstico gruesa(para empaquetar tapas de libros, etc.), prenda de lana, trozo de fieltro de un sombrero viejo,etc..

Cmo se Hace

Primero se recorta um disco de cartn con un dimetro de 25 cm. Se cubre una de sus carascon papel alumnio, antes se debe colocar en el cartn un pegamento como la clefa, sobrandocerca de 5cm en todo el contorno. Este exceso se dobla y encola en la otra cara (antes se hacencolos cortes necesarios para facilitar el doblez). Toda esta tarea no ser necesria si se pudoconseguir el disco de alumnio.

El papel de aluminio que se usa es el que viene ne rollos para cocina.

Al centro de este disco y en el lado en que se dobl el sobrante del papel de aluminio se pegaun tubo de plstico de unos 20 cm de longitud. El tubo puede ser fijado con pegamento u otrosmedios como tornillos de cabeza plana.

ProcedimIento

El electrforo de Volta funcionar biem en dias secos. En caso contrrio se debe usar un secadorde cabello, simplemente se sople aobre todo el conjunto por un buen rato y luego se proceddea llevar a cabo el expeimento.

Para operar el electrforo, se coloca la hoja de plstico sobre una mesa y se frota biem susuperfcie con un trozo de tela de lana, trozo de fieltro de un sombrero, etc. Se apoya el discosobre el plstico, sujetndolo por el mango aislante. Con el disco sobre el plstico, se toca elpapel alumnio con el dedo. Esto permite el paso de la carga elctrica del disco a nuestrocuerpo y a tierra.

ELECTROFORO DE VOLTA


Luego de retirar el dedo levantamos por el mango aislante, el disco estar cargado (electrizado)y su carga se podr utilizar para realizar varios experimentos como: encender una pequenalmpara de non (NE-2), producir pequeas chispas, mover la aguja de um electrmetro, cargaruna botella de Leyden, hacer girar un molino eltrico, atraer la esferita de un pndulo electrosttico,curvar el chorro de agua que cae de una pileta, separar las hojas de un electroscopio etc.

Despus de usar el disco en algn experimento, este se descargar. Para volver a cargarlobasta con colocrlo nuevamente sobre la hoja de plstico, tocar con el dedo el borde de alumnioy quietarlo de la hoja de plstico. No es necesrio frotar la hoja de plstico, pues no pierde sucarga (a menos que el ambiente este hmedo).

Modelo Simplificado

Un modelo simples de electrforo se puede construir utilizando un palto de aluminio descartable,un vaso de plastoform (o plstico) como mango aislante y un plato de plastoform, tal como se veen la fotografa.

Para hacerlo funcionar se siguen los mismos pasos ariba descritos.


Este motor eletrosttico fue construido con tres botellas plsticas (PET) de 2 litros cada una yhoja de alumnio, es decir que se us material enteramente casero. Funciona con corrienteelctrica de intensidad de una fraccin de microampere, pero puede girar con velocidades dehasta 1.000 rpm!

Fuentes de Energia ElectrostticaFuentes de Energia ElectrostticaFuentes de Energia ElectrostticaFuentes de Energia ElectrostticaFuentes de Energia Electrosttica

Para su funcionamiento correcto, este motor requiere una tension mnima de 5.000 voltios deCorriente Contnua). Esta tensiom puede ser obtenida de diferentes funtes de energiaelectrosttica: generador electrosttico de Van der Graaff, mquina electrosttica de Wimshurst,generador de ones negativos, etc.

Montage del rotor

1. Encontrar el centro exacto del fondo de la botella de gaseosa que funcionar como rotor. sehace en este punto un agujero de diametro ligeramente mayor que el grosor de una aguja detejer. Se recomienda que ese agujero se haga con un taladro.

2. Se encuentra el centro exacto de una tapa de botella y se hace un agjero por el que debecaber un tubito de ensayo (este debe ser lo ms pequeo posible) .

MOTOR ELECTROSTATICOCON BOTELLAS

agujero Tapa

Agujero Tubito de ensayo

Colocar el tubitopor el interior dela tapa


3. Introducir por el interior de la tapa el tubito de ensayo, observando que haya quedfado biensujeto, de los contrario se peud encolar con pegamento de sacdo rpido.

4. Se enrrosca la tapa en la botella con firmeza.Introduzca, seguidamente, el palillo de tejer enel fondo de la botella y se lleva la punta hastatocar el fondo del tubito de ensayo.

Ahora se comprueba si la botella giralibremente y casi sin rozamiento.

Atencion: Esta etapa debe llevarse a cabocon mucho cuidado porque depende de esteajuste casi todo el funcionamiento del motor.

5. Ahora debemos fijar la base del palillo detejer a una base aislante (madera, plstico,etc). Primero se corta la protuberancia en laparte de atrs del palillo. Luego se hace en elcentro de la base, un orifcio con un diametroligeramente menor que el diametro del palillo.Fijamos el palillo en ese agujero, fromando ueje vertical. Colocamos la botella-rotor en el ejey comprobamos que gira con facilidad, se pudecolocar una gota de aceite lubricante.

6. Para preparar las tiras de papel-alumnio quedebemn ser encoladas al rotor, se hace losiguiente: Se corta una tira de papel-alumniode 28,5 cm de ancho por 18 cm de largo.Dividimos esa tira, a lo largo en tres nuevastiras iguales - tendremos tres tiras de 9,5 cmpor 18 cm. Colocamos las tres tiras una sobrela otra y, con unas tijeras rredondeamos lasesquinas. Con cola para goma se fija las trestiras al rededor de la boella-rotor, dejando unespacio uniforme entre ellas de unos 1,25 cm.

Palillo de tejerTubito de ensayo

Cortar

Tres tiras de papel dealuminio de 9,5 por18cm

Espacio entr

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