Practica 1 La carga y el generador de van de Graff PDF

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practica de laboratorio de fisica III en el cual se habla de que es la carga y el generador de van de Graff en el laboratorio de la facultad mecanica y electrica de UANL....

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

LABORATORIO DE FÍSICA III PRÁCTICA # : 1 LA CARGA Y GENERADOR DE VAN DER GRAAFF

INSTRUCTOR: M.C. Claudia Marcela Cárdenas Estrada

Semestre: Agosto - Diciembre 2021 Brigada: 504 Equipo: 1

Matricula

Nombre

Programa Educativo

1757634

Pedro Alvarado Garza

IMA

1806421

Isaac Abiel Álvarez Alvarado

1820161

Cinthya Lissette Mata Castillo

IMA

1844257

Mayte Carolina Martínez Niño

IMA

Fecha de entrega: Miércoles 18 de Agosto del 2021

Objetivo de la practica Su objetivo es dar a conocer los funcionamientos y conocimientos del generador de “Van de Graff” como funciona, para que la podemos usar, sus definiciones en varios aspectos, Verificar si ciertos cuerpos están cargados, Comprobar y visualizar los efectos de punta, Comprobar y visualizar los efectos del viento eléctrico Realizar mediciones directas de potencial, Realizar mediciones indirectas de carga, Aislar un cuerpo de los efectos de un campo eléctrico.

Marco teórico Generador de Van de Graff Van de Graff invento el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar con blancos fijos. Los resultados de las comisiones nos informan que las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El generador de van de Graff es un generador de corriente constante mientas que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. El generador de van de Graff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de fijos hilos de cobre y una esfera hueca dónde se acumula la carga transportada por la cinta. FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE VAN DE GRAFF Hemos estudiado cualitativamente como se produce la electricidad estática, cuando se ponen en contacto dos materiales no conductores ahora se Explica se cómo se adquiere la cinta la carga que transporta hasta el terminal esférico. En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior debido a que la superficie de la polea y la cinta están hechos de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario. Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta y que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor.

Supongamos que hemos elegido los materiales de la cinta y de la superficie del rodillo de modo que la cinta adquiera una carga negativa y la superficie de la polea una carga positiva.

Cuando se introduce un conductor cargado dentro de otro hueco y se ponen en contacto, toda la carga del primero pasa por el segundo, cualquiera que sea la carga inicial del conductor hueco, teóricamente, el proceso se podría repetir muchas veces, aumentando la carga del conductor hueco indefinidamente. De hecho, existe un límite debido a que las dificultades de aislamiento de la carga. Cuando se eleva el potencial, el aire que le rodea se hace conductor y se empieza a perder carga.

La diferencia entre la cubeta de Faraday y el generador de van de Graff, es que la primera la carga la introduce de forma discreta mientras que el segundo, se introduce el conductor hueco de forma continua mediante una cinta transportadora.

COMPONENTES FISICAS DEL GENERADOR Además del domo(esfera)y del motor es necesario saber qué tipo de materiales son las adecuadas, porque ellos constituyen el corazón de un generador de van de Graff dónde se aplica el efecto triboeléctrico La magnitud y polaridad de la carga generada depende del grado de separación en la serie triboeléctrico, del tiempo de contacto entre los materiales de la velocidad de separación de estos • • •

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Domo: esfera conductora que almacenará la carga Motor: mediante un acople plástico transmite el movimiento a la polea inferior Rodillos: el material constitutivo se selecciona de acuerdo con la serie triboeléctrico y su geometría favorecerá el comportamiento con la correa de tal manera que está permanezca centrada en el mismo. Banda o correa: su material selecciona de acuerdo con la serie triboeléctrico dónde se establece la tendencia de la polaridad de carga y de acuerdo con el material de los rodillos la transferencia de carga entre el área efectiva de contacto de la banda de caucho neopreno gris y superficie del rodillo de aluminio es máxima

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justo cuando el generador arranca ya que el torque de arranque del generador es grande y es allí donde hay mayor fricción entre los materiales. Por lo tanto, la magnitud del impulso de corriente es alta. El potencial eléctrico de la banda es otro factor para tener en cuenta si se mira detenidamente el máximo pico de corriente. A mayor potencia, mayor será la presión de contacto entre los dos materiales. El tiempo de contacto entre la banda de neopreno y el rodillo de aluminio también juega un papel básico en la magnitud de la carga acumulada con el generador, pues a mayor tiempo de contacto entre los materiales, mayor es la transferencia de carga de un material a otro. Tubo de PVC: es la columna de apoyo del domo, se prefiere de un material económico y de alta calidad de aislamiento eléctrico ante un alto VCD. En el ensamble debe quedar penetrando la esfera en no más de 5cm. Escobillas: para las escobillas, preferiblemente elegir un material que sea buen conductor y económico. Se recomienda cobre. No olvidar que debe tener la mayor cantidad posible de puntas posibles. Caja soporte: es de material de lámina galvanizada, con huecos para sujeción de accesorios. Centellador: debe estar conectado a tierra y es el elemento necesario para provocar la descarga. Debe tener el mismo radio y material del domo, lo que permite estimar el Voltaje de ruptura en condiciones estándar para cada distancia de descarga de acuerdo con la norma

Hipótesis El generador de Van de Graff funciona como un gran generador de electricidad produciendo una descarga eléctrica que cabe resaltar que no llega a causar algún accidente ya que la corriente eléctrica es estática, comenzando el funcionamiento del generador cuando el motor hace girar a la banda y es allí cuando empiezan a producirse los electrones positivos y negativos.

Procedimiento Se trabajará con una maquina electroestática llamaba generador de alto voltaje, VAN DER GRAAF. Primero conocemos las partes del generador de van de Graff y el cómo funciona. Esta máquina funciona a base de fricción, la cual se produce en una banda de caucho que se encuentra en contacto con una escobilla, que se encuentra en la parte de inferior de la máquina. Comenzamos encendiendo el generador de van de Graff, retiramos el cable de tierra y en su lugar colocamos una terminal que conectamos a una esfera de aluminio, la acercamos al generador. Proseguimos a colocar en la parte superior del generador tiras de papel. Continuamos colocando un molinete, que está hecho de cobre y se encuentra en un pivote, a un lado del generador. Colocamos un pedazo de hilo de cobre y lo pegamos al generador con cinta aislante, después encendemos una vela y acercamos la llama a la punta del hilo de cobre. Acercamos una pelota de ping pong envuelta en aluminio. Después acercamos la mano y observamos el comportamiento de la pelota. Colocamos unos pequeños papeles en un recipiente de plástico y lo ponemos en la parte superior del generador y observamos que sucede. Pasamos a utilizar un recipiente de vidrio que contiene aceite comestible y agregamos unas cuantas semillas de té y se esparcen alrededor del recipiente. Acercamos al recipiente el dispositivo que este hecho con una esfera de unicel cubierta en aluminio sostenida en un alambre de cobre y este puesto en un tapón de caucho. Pegamos un hilo de cobre con una pinza lagarto, lo conectamos al alambre de cobre y se sostiene del tapón de caucho. De ahí lo acercamos al recipiente con aceite y las semillas de té y observamos su reacción. Finalmente cargamos el generador de van de Graff, se conecta al cable tierra y una vez encendido se arrogan esferas de unicel.

Pruebas fotográficas

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Preguntas del Instructivo a) ¿Porque se produce carga en el generador de Van de Graff? R= porque es una máquina que genera carga eléctrica gracias a la fricción que produce una correa sobre unos peines metálicos. B)¿A qué se debe el fenómeno de descarga en el generador? R= La carga es depositada en la esfera por una inducción en la cinta ya que la varilla metálica o peine está muy próxima a la cinta, pero no en contacto. Es de un material aislante que transporta carga a un terminal hueco. C) ¿Que es Rigidez Dieléctrica? R= El valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aislante y pasa a ser conductor. D)Si varía el radio de su generador que podrían decir acerca de: 1-Su potencial? R= Es neutro porque el centro de la esfera es 0. 2-Campo eléctrico? R= Va aumentando o disminuyendo, dependiendo si es proporcional 3-Carga eléctrica almacenada?

R= Es lo mismo que el campo ya que al igual aumenta o disminuye. 4- Explique ¿Cree que este generador tenga alguna aplicación en la industria? R=Si para aclaración de partículas y producción de rayos x

Conclusión En conclusión, de esta práctica obtuvimos el resultado deseado el cual era conocer cómo funciona el generador de Van de Graff, Como es que la energía se comporta en distintos tipos de material y como es que se transfiere o fluyen los electros a través de ellos, la práctica nos pareció muy interesante.

Bibliografía https://www.youtube.com/watch?v=jMklJWrHq7k https://red.uao.edu.co/handle/10614/236...