Generador electrostático
Un generador electrostático, o máquina electrostática, es un dispositivo mecánico que produce electricidad estática, o electricidad a alta tensión y corriente continua baja. El conocimiento de la electricidad estática se remonta a las primeras civilizaciones, pero durante miles de años se mantuvo meramente como un fenómeno interesante y desconcertante, sin una teoría para explicar su comportamiento, y a menudo confundido con el magnetismo. A finales del siglo XVII , los investigadores habían desarrollado los medios prácticos para la generación de electricidad por fricción, pero el desarrollo de máquinas electrostáticas no comenzó en serio hasta el siglo XVIII, cuando se convirtieron en instrumentos fundamentales en los estudios acerca de la nueva ciencia de la electricidad. Los generadores electrostáticos funcionan mediante el uso de energía manual (u otra) para transformar trabajo mecánico en energía eléctrica. Estos dispositivos provocan la acumulación de cargas electrostáticas de signos opuestos en ambos conductores, usando solamente fuerzas eléctricas y trabajan sobre la base de placas en movimiento, tambores o cintas para así llevar carga eléctrica a un electrodo de mayor potencial. La carga es generada por uno de dos métodos: o bien el efecto triboeléctrico (fricción) o la inducción electrostática.
Descripción
Las máquinas electrostáticas se utilizan normalmente en las clases de ciencia para demostrar de forma segura las fuerzas eléctricas y fenómenos de alto voltaje. Las altas tensiones obtenidos han sido también utilizadas para una variedad de aplicaciones prácticas, tales como tubos de rayos X operativos, aplicaciones médicas, la esterilización de alimentos y experimentos de física nuclear. Generadores electrostáticos como el Generador de Van de Graaff, y sus variaciones como el Pelletron, también se usan para investigaciones físicas.
Los generadores electrostáticos se pueden dividir en dos categorías dependiendo de cómo se genera la carga:
- Máquinas de fricción: utilizan el efecto triboeléctrico (electricidad generada por el contacto o fricción)
- Máquinas de influencia: utilizan el fenómeno de la inducción electrostática
Máquinas de fricción
Historia
Los primeros generadores electrostáticos son llamados máquinas de fricción debido que emplean la fricción como base en el proceso de generación. Una forma primitiva de la máquina de fricción, que andando el tiempo daría lugar a la máquina de Ramsden, fue inventada alrededor de 1663 por Otto von Guericke, usando un globo de azufre que se podía girar y frotar con la mano. Es posible que en realidad no haya sido esta su finalidad, pero pudo haber inspirado a muchas máquinas posteriores que utilizaron globos giratorios. Isaac Newton sugiere el uso de un globo de cristal en vez de uno de azufre . Un avance se dio cuando el profesor Georg Matthias Bose de Wittenberg agregó un conductor colector (un tubo aislado o cilindro soportados en cuerdas de seda). Boze fue el primero en emplear el "conductor primario" en este tipo de máquinas, esto consiste en una barra de hierro en la mano de una persona cuyo cuerpo fue aislado de pie sobre un bloque de resina.
Operación fricción
La presencia de carga superficial desequilibrio significa que los objetos exhibirán fuerzas atractivas o repulsivas. Este desequilibrio de carga superficial, lo que conduce a la electricidad estática, puede ser generada por el contacto de dos superficies diferentes juntos y luego separarlos debido a los fenómenos de la electrificación contacto y efecto triboeléctrico. Frotar dos objetos no conductores genera una gran cantidad de electricidad estática. Esto no es sólo el resultado de la fricción; dos superficies no conductoras pueden ser cargados por solo ser colocados uno encima del otro. Como la mayoría de las superficies tienen una textura áspera, se necesita más tiempo para lograr la carga a través de contactos que a través de la fricción. Frotar objetos al mismo tiempo aumenta la cantidad de adhesivo de contacto entre las dos superficies. Por lo general, aisladores, por ejemplo, sustancias que no conducen la electricidad, son buenos en tanto la generación, y la celebración, una carga superficial. Son algunos ejemplos de estas sustancias goma, plástico, vidrio y medula. conductiva objetos en contacto generan desequilibrio de carga también, pero conservan los cargos sólo si aislante. La carga que se transfiere durante el contacto de electrificación se almacena en la superficie de cada objeto. Tenga en cuenta que la presencia de corriente eléctrica no desvirtúa las fuerzas electrostáticas, ni de las chispas, de la descarga de corona, u otros fenómenos. Ambos fenómenos pueden existir simultáneamente en el mismo sistema.
Ciencia marginal y otros dispositivos
Estos generadores han sido utilizados generalmente de forma inapropiada y de forma controversial, para respaldar diversas investigaciones de ciencia marginal. En 1911, George Samuel Piggott recibió una patente para una máquina doble encerrada dentro de un recubrimiento presurizado para desarrollar sus experimentos de radiotelegrafía y "antigravedad". Mucho después (en la década de 1960) el ingeniero alemán Paul Suisse Bauman, patrocinado por una comunidad suiza —los meternitanos— construyó una máquina conocida como "Testatika". Este es un generador electromagnético basado en la máquina electrostática de Pidgeon, que decía producir energía libre directamente desde el medio.
Véase también
- Motor electrostático
- Electrómetro
- Electreto
- Electricidad estática
Referencias
Enlaces externos
- National High Magnetic Field Laboratory
- "". 1911 encyclopedia.
- "How it works : ". triquartz.co.uk.
- Antonio Carlos M. de Queiroz, "Electrostatic Machines".
- "Operation of the Wimshurst machine".
- "Doublers of Electricity", 2007 Phys. Educ. 42 156-162.
- American Museum of Radio: Electrostatic Machines
- "Articles on Electrostatics from those that actually made the discoveries". Experiments with non conventional energy technologies.
- Sir William Thomson (Lord Kelvin), "On Electric Machines Founded on Induction and Convection". Philosophical Magazine, January 1868.
- Bill Beaty, "'Kelvin's Thunderstorm'; Lord Kelvin's water-drop electrostatic generator". 1995.
- M. Hill and D. J. Jacobs, "A novel Kelvin Electrostatic Generator", 1997 Phys. Educ. 32 60-63.
- Paolo Brenni (Author) and Willem Hackmann (Editor), "The Van de Graaff Generator: An Electrostatic Machine for the 20th Century". Bulletin of the Scientific Instrument Society No. 63 (1999)
- Nikola Tesla, "Possibilities Of Electrostatic Generators". Scientific American, March 1934. (ed., )
- Lyonel Baum, "1,000,000 Volts, Felici's electrostatic generator". 2000.