Marco teórico

De todos los posibles generadores electrostáticos de los que hemos podido encontrar información, nos hemos decidido por el “Generador de Van Der Graaff”.

Este generador es fácil construcción y se consiguen generar tensiones bastante altas.

Robert Jemison Van Der Graff nació el 20 de diciembre de 1901 en Tuscaloosa, Alabama. Estudio en la universidad de Alabama donde se graduó como ingeniero mecánico. Paso por las universidades de la Sorbonne y Oxford ampliando sus conocimientos de física nuclear.

En 1929 diseño un primer generador electrostático consiguiendo voltajes de 80.000 V. fue en 1931 cuando dio a conocer su invento con un nuevo modelo que lleva su nombre “Van Der Graaff” con el que consiguió producir 1.000.000 V.

Entre los años 1931 y 1933 construye un generador de gran tamaño con el que conseguiría 7.000.000 V.

Generador de Van Der Graaff.

Principios de funcionamiento originarios

Consiste en un terminal de alta tensión formado por una esfera metálica hueca montada en la parte superior de una columna de material aislante. Una correa de material dieléctrico se hace mover entre dos rodillos situados en la parte inferior y superior de la columna. Mediante una tensión elevada se emiten electrones en la parte inferior de la columna a través de un peine metálico a la correa, que los transporta a la parte superior de la columna, donde son retiradas por otro peine y llevadas a la parte exterior de la esfera. Este transporte de cargas hace que la esfera adquiera una diferencia de potencial muy elevada.

Cálculos aproximados

El campo producido por una superficie de una esfera conductora de radio R es:

E=Q/ (4peoR2)

La capacidad de una esfera es:

C=4peoR

Como Q=C*V

Tenemos que:

E=(C*V)/ (4peoR2)

Como el generador dejara de acumular carga cuando el aire se vuelve conductor. Siendo la intensidad del campo eléctrico límite aproximadamente de 3000 v/m. tenemos:

3.106= (4peoR*V) / (4peoR2)=V/R de aquí despejando V queda:

V=3.106 *R para nuestra esfera el radio R=19cm

Sustituimos en la formula anterior

V=3.106v / m.0.19m= 570.000 Voltios

Estos cálculos son aproximados puesto que: la esfera no es completa, la columna soporte y la propia correa no tienen resistencia infinita y se producen pérdidas en los bordes de la esfera (efecto corona).