GENERADORES


 * ==¡**Bienvenidos! En nuestro espacio podras instruirte y aprender un poco sobre los Generadores.**==

1. Explica que se entiende por un generador electrostático, qué utilidad tienen?
===2. Explica el funcionamiento de diferentes generadores electrostáticos tales como electroforo, máquina de Wimshurst, generador de Van de Graff, si deseas agregar otro que sea de tu interés. ===

3. Utiliza los conceptos de electrostática para explicar los rayos y las tormentas eléctricas.




=** 1.__Generador electrostático:__ (Joselyne Sanjur) **=


 * Un generador electrostático o máquina electrostática es una máquina que transforma trabajo mecánico en energía eléctrica en forma de electricidad estática (electricidad a altos voltajes pero corrientes continuas pequeñas).**




 * Funcionamiento**


 * Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidad de electricidad estática. En realidad, este efecto no se debe a la fricción, pues dos superficies no conductoras pueden cargarse con sólo apoyar una sobre la otra. Sin embargo, al frotar dos objetos aumenta el contacto entre las dos superficies, lo que aumentará la cantidad de electricidad generada. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, los plásticos y el vidrio. Los objetos conductores raramente generan desequilibrios de cargas, excepto, por ejemplo, cuando una superficie metálica recibe el impacto de un sólido o un líquido no conductor, como en los transportes de combustibles líquidos. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena en la superficie de cada objeto, a fin de estar lo más separada posible y así reducir la repulsión entre las cargas.**

=** 2. **__ Electroforo: __** (Eylin Fossatti) **=


 * El electróforo es un generador de electricidad estática de tipo capacitivo formado por un condensador de plato simple, operado manualmente. Produce cargas electrostáticas mediante un proceso de inducción electrostática. **
 * El primer electróforo fue inventado en 1762 por el profesor Johannes Carl Wilcke. Luego el científico italiano Alessandro Volta perfeccionó y popularizó este dispositivo en 1775, lo que ha llevado a acreditarle erróneamente su invención. Alessandro Volta acuñó el término electróforo a partir del griego ήλεκτρον ('élektron'), y φέρω ('phero'), es decir, portador de electricidad. **
 * El objetivo del electróforo es cargar positivamente un disco de material conductor. **


 * Con el Electróforo se pueden producir efectos eléctricos y descargas acompañadas de sonido. **
 * Está formado por: **
 * ** Un disco de material conductor, generalmente metálico, con un mango aislante para sostenerlo (en el dibujo superior se ve el mango, en los esquemas debajo no está representado). **
 * ** Una lámina de material aislante. En la versión original era una torta de resina. **
 * ** Piel de gato (en la versión original), piel de conejo, o un simple tejido de lana bien seco, más fácil de conseguir. **




 * Funcionamiento del Electroforo:**
 * 1) **En primer lugar, frotamos la superficie superior de la torta de resina o de la lámina [|aislante] con la piel de gato o conejo (del lado de los pelos), o con un tejido de [|lana], a fin de que la superficie quede [|cargada] negativamente por [|fricción]. Una vez que el aislante está cargado, acercamos el disco metálico sosteniéndolo por el mango aislante, con lo que tanto el disco conductor, como la torta de resina o la lámina aislante, se [|polarizan], situándose las cargas negativas del conductor en la superficie superior como consecuencia de la repulsión ejercida por las cargas negativas que el material aislante tiene en su superficie.**
 * 2) **Apoyamos el disco conductor encima del aislante, en contacto. Como el aislante tiene exceso de carga negativa su [|potencial] es negativo; como están próximos, el potencial del disco metálico neutro también es negativo.**
 * 3) **Conectamos el disco conductor a [|tierra] (si no tenemos algo que sirva de toma de tierra, basta con que lo toquemos con un dedo); como la tierra está a potencial de 0 V y el disco metálico tiene un potencial negativo, el disco tiende a perder carga negativa. Se origina una [|corriente] de carga negativa (circulación de [|electrones]) desde el disco hasta la tierra, que cesa cuando el potencial del disco es 0 V. Esto sucede cuando el disco queda cargado positivamente de forma que su potencial positivo se anula con el negativo generado por el aislante, con lo que el potencial total es de 0 V. Dicho de otra manera, así referimos a tierra el potencial de la cara superior del material aislante.**
 * 4) **Desconectamos el disco metálico de la toma de tierra, el potencial eléctrico sigue siendo de 0 V.**
 * 5) **Separamos el disco metálico del aislante, agarrándolo por el mango, ya que si tocásemos el disco con la mano, en el momento en que alejásemos el disco de la lámina aislante, el potencial del disco pasaría de 0 V a un potencial positivo, con lo que electrones de nuestro cuerpo pasarían al disco, descargándolo. Esta acción de alejar el disco del material aislante cargado es la que inducirá en el disco metálico una carga de algunos miles de voltios.**


 * Ahora el disco metálico ha quedado cargado positivamente; si tiene una carga suficiente y acercamos un dedo al disco sin tocarlo, veremos que salta una chispa entre nuestro dedo y el disco, que quedará así descargado.**
 * El científico alemán [|Georg Christoph Lichtenberg] construyó en 1777 uno de los mayores electróforos que se han hecho. Tenía poco menos de dos metros de diámetro, y el disco metálico debía subirse y bajarse con un sistema de poleas. Se reportaron chispas de hasta 38 cm (casi 400 000 voltios). Lichtenberg empleó estas descargas para crear extraños dibujos ramificados, arborescentes, conocidos como [|Figuras de Lichtenberg].**



= = =** 3.__Maquina de wimshurt:__ **(Diocelyn del Cid)(Adonis Castillo)=

**LA MÁQUINA DE WIMSHURST**

La máquina de Wimshurst, fue inventada por James Wimshurst en Inglaterra, y fue descrita por primera vez en 1883. Estructuras similares, no sectoriales,(sin láminas metálicas adheridas) fueron descritas previamente por Holtz y Poggendorff en Alemania, alrededor de 1869 y por Musaeus en 1872.

Una máquina sectorizada descrita por Holtz en 1876, se hizo muy popular por su funcionamiento fiable y su construcción simple, aunque su eficacia era relativamente pobre.

En la máquina de Wimshurst, las hojas metálicas actúan como objeto cargado en parte del ciclo y como objetos de carga inducida en otra parte del ciclo.

Se observará, sin embargo, que el proceso de carga inductiva, requiere que exista con anterioridad un objeto cargado. Si admitimos que la máquina arranca en su movimiento, con ausencia total de carga, ¿cómo se produce el fenómeno?.

El problema es similar al de la cuchilla de afeitar apoyada en equilibrio sobre su filo; en teoría, la cuchilla no debería caer al estar perfectamente equilibrada y no existir una dirección privilegiada de caída en el espacio. Sin embargo cae, debido simplemente a que es imposible equilibrar la cuchilla de forma perfecta. En el caso de la máquina de Wimshurst, el arranque y la construcción de carga, se producen simplemente porque en principio, la máquina no es perfectamente neutra.

Por supuesto, no es posible saber la polaridad que la máquina tomará una vez la arranquemos (la hoja de afeitar puede caer en cualquier dirección).

Por esa razón, algunas máquinas de Wimshurst incorporan un trocito de piel, que ofrece un mínimo de carga en algún punto, de forma que la máquina arrancará con la misma polaridad cada vez.

Una vez la máquina arranca, hay cuatro funciones idénticas realizándose, dos en cada disco. En realidad, se trata de cuatro electrophori, dos positivos y dos negativos.

El efecto de aproximación entre las secciones positivas y neutras de los discos en rotación, realiza el efecto de inducción del electrophorus, y los cepillos de carga de los brazos aislados, recogen la carga positiva para llevarla al terminal.

Las chispas brillantes requieren una corriente de gran intensidad. La corriente puede ser obtenida almacenando la carga extraída de los discos rotantes en botellas de Leyden.

El diseño clásico incluye dos botellas de Leyden con los terminales aislados de la máquina conectados a los terminales de entrada de carga de las botellas, existiendo interconexión entre los terminales exteriores de las mismas.

Arcos significantemente mayores, pueden obtenerse añadiendo unas pequeñas esferas a los terminales de la máquina, concretamente al terminal positivo. El efecto conseguido, consiste en la ampliación de la zona de ionización, lo que equivale a una ampliación de la zona de influencia del campo eléctrico.

En arcos cortos, el extremo positivo se presenta más brillante. En arcos largos, el extremo positivo, presenta un pequeño tramo recto, mientras que el negativo se presenta habitualmente fibrilado y de mayor brillo.

El porqué de esta inversión del brillo, es algo que aún hoy en día representa un misterio

La máquina de Wimshurst es un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el efecto triboeléctrico, en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.

Estas máquinas pertenecen a una clase de grupos de generadores, que crean cargas eléctricas por inducción electrostática. En un principio las máquinas de esta categoría fueron desarrolladas por Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss (1880). Las máquinas más antiguas son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. La máquina de Wimshurst no tiene este defecto.

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma exponencial hasta que la tensión de ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa.

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesaria para crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina determinan la salida de voltaje máxima que se puede alcanzar. La chispa de energía acumulada se puede aumentar mediante la adición de un par de frascos Leyden, un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las placas conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con las placas exteriores entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del disco de longitud y varias decenas de microamperes.

MÁQUINA DE WIMSHURST

FUNCIONALIDAD

La Máquina de Wimshurst, desarrollada hacia 1880 por el británico James Wimshurst, consta de dos discos, antiguamente de ebonita o cristal, la que describimos los lleva de metacrilato, que giran en sentido contrario, muy próximo y paralelo. Los discos llevan pegados un número par de sectores metálicos que se comunican diametralmente por medio de un puente con escobillas metálicas, cada puente separado 60º de la horizontal.

Los sectores van depositando su carga por intermedio de peines metálicos en dos circuitos independientes que acumula cada uno carga contraria potenciada por su correspondiente botella de Leyden.

Podemos ver una representación esquemática en las imágenes: Representados los discos de diferente tamaño y siendo D y D’ los puentes diametrales, K y K’ cada uno de los conductores con sus correspondientes botellas de Leyden L y L’.

Si uno de los discos y por inducción los sectores correspondientes tienen un pequeño desequilibrio electrónico, inducirán en el disco opuesto electricidad contraria. Los arcos facilitan la distribución de la carga en cada disco, carga que es de distinta polaridad. Debido al giro opuesto siempre recogerá cada conductor por intermedio del peine la misma electricidad, consiguiendo mantener el signo contrario en cada circuito.

La carga se acumula en los conductores y en las botellas de Leyden para que en el momento propicio se produzca la ruptura en forma de arco Voltaico

En la descripción de esta máquina en YouTube se pueden ver detalles de la misma, allí digo y aquí repito que el aislamiento de los conductores y la perfecta construcción de las botellas es necesario para el funcionamiento de la maquina.

=** 4. __Generador de Van de Graaff:__(Gisselle Quiel) **=

**El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de** **carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 mega voltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear .**

Hemos elaborado unas diapositivas y un pequeño collage con información para la mejor explicación de nuestro tema:




=**5. __Los rayos y las tormentas eléctricas: (Johanna Machado, Merinel Morales)__**= === El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica; generando un "pulso electromagnético". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el trueno. Los rayos se encuentran en Estado plasmático. ===

Tormentas eléctrica

Una**tormenta eléctrica**, una**tormenta con rayos y truenos**es un fenómeno meteorológico caracterizado por la presencia de rayos  y sus efectos sonoros  en la atmósfera terrestre  denominados truenos . El tipo de nubes <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> meteorológicas que caracterizan a las tormentas eléctricas son las denominadas <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">cumulonimbus <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">. Las tormentas eléctricas por lo general están acompañadas por <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">vientos fuertes <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">, <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">lluvia copiosa <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> y a veces <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">nieve <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">, <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">granizo <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">, o <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">sin ninguna precipitación <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">. Aquellas que producen granizo son denominadas <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">granizadas <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">. Las tormentas eléctricas fuertes o severas pueden rotar, en lo que se denomina <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">superceldas <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">. Mientras que la mayoría de las tormentas eléctricas se desplazan con la velocidad de desplazamiento promedio del viento en la capa de la <span style="color: #0b0080; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-decoration: none;">tropósfera <span style="background-color: white; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> que ocupan, cortes de viento verticales pueden causar una desviación en su curso de desplazamiento en dirección perpendicular a la dirección de corte del viento.

<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Rayo de nube a nube

<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Este tipo de rayos pueden producirse entre las zonas de nube que no estén en contacto con el suelo. Cuando ocurre entre dos nubes separadas; es llamado rayo inter-nube y cuando se produce entre zonas de diferente potencial eléctrico, dentro <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">de una sola nube, se denomina rayo intra-nube. El rayo Intra-nube es el tipo que ocurre con más frecuencia. =__**Power Point de Rayos y Tormentas Eelectricas**__=



=__**Video de Tormentas, Rayos y Truenos**__=

=media type="file" key="TORMENTAS, RAYOS Y TRUENOS 1492 Vangelis - YouTube.wmv" width="300" height="300"= =**__Mapa Conceptual de la ELECTROESTATICA__**=