Generador de Van de Graaff

Continuando con la entrada anterior de Héctor sobre las bolas de plasma, hoy os traigo otra máquina muy divertida con la que también se puede experimentar y descubrir cosas muy sorprendentes. Os explicaré el funcionamiento del Generador de Van de Graaff, y el porqué de que no nos suceda nada al tocar el generador, pese a que éste tiene un voltaje enorme. Espero que os guste la entrada.

El generador de Van de Graaff es una máquina que almacena carga eléctrica en una gran esfera conductora hueca gracias a la fricción que produce una correa sobre unos peines metálicos. Las cargas son transportadas por el peine conectado a la esfera hasta ésta donde se comienzan a acumular. El funcionamiento con más detalles lo tenéis en el enlace anterior a la Wikipedia así que no me dedicaré a explicároslo aquí. Lo que sí os diré es que la diferencia de potencial que puede llegar a conseguirse es del orden de los megavoltios (millones de voltios). Si no os hacéis una idea de esta cantidad, deciros que los enchufes que tenemos en nuestras casas son de tan solo 220 voltios. Así que si ya ocurren accidentes de electrocución con este voltaje, imaginaros lo que podría pasar con un voltaje miles de veces superior... Sin embargo esto afortunadamente no ocurre.

El motivo de esto es que el campo que tenemos en el generador es electrostático. Esto que quiere decir?? Pues bien, el hecho de estar en electrostática implica que no hay una intensidad que recorra la esfera metálica. Sí que aparece una intensidad cuando tocamos la esfera y nos convertirnos en un hilo conductor (recordad que el cuerpo humano es en su mayor parte agua, de modo que somos relativamente buenos conductores), pero no sentimos nada extraño salvo que la carga se va a repartir entre el generador y la superficie de nuestro cuerpo (las cargas no se adentran en nuestro cuerpo por tratarse de electricidad estática), y nos "abandonará" por aquellos lugares con terminación más puntiaguda debido al conocido efecto punta, como pueden ser los dedos o lo que es más habitual, los pelos de la cabeza.

Si alguno de vosotros ha tocado el generador de Van de Graaff durante una demostración científica o alguna jornada de puertas abiertas de la universidad, es muy probable que le hayan obligado a ponerse encima de una plancha de plástico u otro material aislante para aumentar las medidas de seguridad. Sin embargo esto, aunque es recomendable, no es del todo necesario porque la intensidad que produce el generador es ínfima. Me explico. Un generador de Van der Graaff es lo que se conoce como fuente de corriente o de intensidad. Es decir, una fuente que provoca una intensidad determinada y que hace que ésta no varíe con el tiempo. Es justamente lo contrario a una pila o cualquier otro tipo de batería que son fuentes de tensión, y lo que hacen es proporcionar una diferencia de potencial constante.

Los generadores de Van der Graaff están diseñados para no proporcionar más de un par de miliamperios de corriente, de modo que como mucho puede darnos un pequeño calambre similar a los que nos pueden dar en las piernas después de hacer mucho ejercicio físico. Por tanto, no es peligroso. Lo que permite al generador aumentar tanto el voltaje es que la resistencia del aparato va variando. A medida que la esfera conductora se carga, el aire que es aislante (dieléctrico) se va ionizando y va "convirtiéndose" en conductor. Esto no sucede de manera indefinida sino que llegado un momento el aire se perfora y ya no es capaz de seguir conduciendo cargas, haciendo que en este momento la esfera ya no podrá cargarse más. Si tenéis presente la conocida Ley de Ohm (V=IR, o lo que es igual I=V/R), a medida que el aire se ioniza, su resistencia va siendo menor y por tanto el voltaje crece para conseguir que la intensidad siga constante. Esto hace que el generador de Van de Graaff pueda conseguir grandes voltajes sin peligro alguno para quien toque la esfera, ya que al hacerlo lo que ocurre es que sencillamente hacemos bajar ligeramente el potencial.

Como véis, el generador de Van de Graaf es algo seguro, pero que nos proporciona experiencias realmente impresionantes y que son buenas para que los niños y los no tan niños disfruten de los secretos de la electricidad y el electromagnetismo. Si queréis descubrir más cosas sobre el campo eléctrico, la capacitancia de la esfera, o el potencial creado por el generador de Van de Graaff, os recomiendo visitar esta página en la que tenéis al final del todo una animación con la que podréis probar imponiendo vosotros diferentes radios para la esfera. Por otra parte, si os animáis a construir un generador de Van de Graaff casero tenéis muchas páginas como ésta, ésta o ésta con los pasos a seguir. Así que ya me contaréis si os animáis a hacer uno, ok??

Saludos ;)

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