Uno de los dispositivos de alto voltaje interesantes es el generador de Van de Graaff, un dispositivo que crea una alta diferencia de potencial debido a la electrificación de una cinta dieléctrica que se mueve a lo largo de dos rodillos. El voltaje máximo varía según la escala del dispositivo y puede variar desde unas pocas decenas de kilovoltios para pequeños generadores de mesa hasta millones de voltios para dispositivos grandes que pueden usarse con fines científicos y de demostración. Con la ayuda de un generador de Van de Graaff, es posible realizar muchos experimentos espectaculares, por ejemplo, observar cómo pequeños confeti vuelan hacia arriba debido a la influencia de fuerzas eléctricas o cómo el cabello de una persona se eriza si el cuerpo de una persona está conectado de cierta manera a una vía de chispas. Para montar el generador no necesitarás ninguna pieza específica: todo lo puedes encontrar en casa o comprarlo en las ferreterías más cercanas. El circuito general del generador se muestra a continuación.
Hacer un generador Van de Graaff con tus propias manos.
Estructuralmente, el generador es una tubería con una cinta dieléctrica que gira en su interior. Dos rodillos, en la parte superior e inferior del tubo, proporcionan la tensión necesaria de la cinta; el rodillo inferior también es un accionamiento y está conectado al eje del motor, que hará girar la cinta. En la parte superior del tubo se fija una enorme esfera de metal que servirá como acumulador de carga. La forma de esfera es la más adecuada para este propósito, porque no tiene protuberancias afiladas y, por lo tanto, la carga se acumulará de manera más eficiente: las protuberancias afiladas pueden provocar una descarga en corona a través de la cual fluye la carga acumulada. Para hacer un generador doméstico simple, puede usar una sartén grande como esfera, instalándola boca abajo; un torniquete hemostático de farmacia es ideal como cinta; los rodillos se pueden cortar, por ejemplo, de madera, espuma de poliestireno o usted Puede desmontar un rodillo de pintura. Como tubo de vivienda es perfecto un tubo de alcantarillado con un diámetro de 10-11 cm. La correa se puede accionar con un destornillador si tiene altas revoluciones, o con varios motores bastante potentes de juguetes o modelos controlados por radio. El montaje comienza con la búsqueda de los componentes adecuados.
Cuando se utiliza una tubería de alcantarillado con un diámetro de 11 cm, la altura óptima de la estructura será de aproximadamente 1 metro. Toda la estructura se instalará sobre un soporte elaborado con tablas de desecho.
Como motor para girar la correa, utilizo una unidad de accionamiento de un helicóptero radiocontrolado, que es un par de motores que juntos hacen girar un engranaje grande, formando así una caja de cambios que reduce la velocidad al nivel deseado y aumenta el par. El engranaje impulsado está unido a un pasador M4, que pasa a través de todo el tubo en la parte inferior, en el futuro se le colocará un eje con un rodillo. Como ha demostrado la práctica, un motor de helicóptero es suficiente; a pesar de su gran tamaño, estos motores tienen una potencia decente y hacen girar fácilmente toda la cinta dentro de la carcasa.
Los motores se presionan desde arriba con una tira de metal y la alineación de todos los engranajes está preestablecida. Es preferible utilizar fuentes de energía de batería que no estén conectadas a la red de ninguna manera, ni siquiera a través del aislamiento galvánico del transformador, para alimentar el motor en un generador Van de Graaff.
Las imágenes de arriba muestran el rodillo inferior. Se las arreglaron para tallarlo a partir de dos piezas de aislamiento de penoplex, dándole forma de barril. Tenga en cuenta que la forma debe ser de barril, con un ligero engrosamiento suave en el medio; si el eje es completamente liso, la cinta saltará de vez en cuando. El material de los rodillos juega un papel importante en la construcción del generador: la parte inferior debe ser de metal y la superior, de plástico. En este caso, no es necesario hacer que el eje inferior sea totalmente metálico; basta con cubrirlo desde arriba con una lámina conductora; esta lámina también debe estar conectada eléctricamente al eje sobre el que se asienta el rodillo.
El rodillo superior lo tomé ya hecho de un rodillo de pintura; encaja perfectamente en forma y tamaño.El rodillo, similar al inferior, se instala en un pasador M4, que se instala en ranuras en la parte superior de la tubería, como se puede ver en la foto de abajo.
Un torniquete hemostático se vende en casi todas las farmacias, tiene las propiedades necesarias para transferir una carga y además es bastante elástico. El torniquete comprado debe lavarse del talco, secarse y luego cortarse a la longitud requerida con un pequeño margen. Para convertir la cinta del arnés en un círculo cerrado, los extremos simplemente se pueden pegar con superpegamento con una superposición de 2-3 cm; la fuerza de tal conexión resultó ser más que suficiente.
La siguiente parte del generador son los cepillos, a través de los cuales la carga se “aplicará” a la cinta y se “drenará” hacia la esfera metálica superior. Recomiendo hacer las escobillas a partir de un trozo de cable multifilar, que se desprende del aislamiento, se esponja y se suelda sobre placas de textolita. Debes hacer dos de estos cepillos, uno para el rodillo inferior y otro para el superior. El cepillo inferior se conectará al rodillo inferior y se conectará a tierra, y el cepillo superior se conectará a la esfera metálica. La foto de abajo muestra los pinceles terminados.
Los cepillos se instalan directamente al lado de los rodillos en la parte superior e inferior, la distancia desde la cinta hasta los extremos de los cepillos debe ser lo más pequeña posible, pero la cinta no debe tocarlos. A continuación puede ver los cepillos instalados en la parte superior e inferior, respectivamente.
Ahora solo queda hacer los soportes sobre los que se ubicará la esfera superior; en mi caso, encontré un análogo más accesible en forma de sartén invertida. Al cepillo se conecta un trozo de alambre que sobresale por encima del nivel de los soportes, que asegurará su contacto con la esfera.
En la parte inferior de la estructura, utilizando el mismo trozo de alambre, se asegura el contacto entre eje, rodillo y ranura con puesta a tierra.Tenga en cuenta que se requiere una buena conexión a tierra para que el generador funcione.
La esfera se instala al final y el generador ya está listo para arrancar. Cuando se enciende, se producirá una diferencia de potencial entre el suelo (rodillo inferior) y la esfera superior. Aumentará hasta que ocurra una falla eléctrica en el aire o en la tubería, o hasta que la tasa de crecimiento de la carga exceda la tasa de "drenaje" de la esfera debido a las descargas de corona. La eficiencia del generador depende en gran medida de la humedad del aire: cuanto más húmedo esté el aire, mayores serán las pérdidas debidas a la descarga de corona y, en consecuencia, menor tensión se podrá alcanzar. Puede aumentar la tasa de acumulación de carga aumentando la velocidad de rotación de la correa, mientras que el voltaje máximo del generador también aumentará. Para descargar la esfera, debe acercarle un objeto metálico conectado a tierra. Si este objeto tiene bordes afilados, la carga fluirá suavemente en forma de una descarga de corona, que sólo se puede ver en completa oscuridad. Si el objeto tiene líneas suaves, cuando se acerque a una cierta distancia de la esfera, se producirá una falla eléctrica del aire con un sonido bastante fuerte y un destello. Al experimentar con el generador, se debe tener cuidado, a pesar de que tiene una potencia extremadamente baja, los pulsos de voltaje de cientos de kilovoltios pueden dañar la salud.
