MOTOR DE ALTO VOLTAJE

(Campanas de Franklin)

Simple experimento de electricidad estática, fácil de construir, te toma unos 5 minutos con materiales caseros y pocas herramientas.

Temas didácticos:

Campos eléctricos

Carga eléctrica

Energía mecánica

Teoria :

Esta demostración muestra la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

Las campanas de Franklin se usaron en 1700 para que produzcan su característico sonido durante las tormentas eléctricas. Se utilizaron un par de campanas; uno estaba fijado sobre una estaca en el suelo mientras que el otro estaba conectado a un pararrayos. Se colocaría un badajo conductor entre las dos campanas, y la campana sonaría durante una tormenta eléctrica.

Cuando se toca una placa, se conecta a tierra. Esto significa que toda la placa se carga negativamente. Cuando enciende el generador electrostático (Van de Graaf, o como este caso la placa de aluminio) cerca de la otra placa, se carga positivamente. Esto también carga la bola, que es repelida por la placa cargada positivamente y se balancea hacia la placa conectada a tierra. Cuando la pelota golpea el plato a tierra, se carga negativamente. Esto hace que se sienta atraído por la placa positiva opuesta, por lo que se balancea hacia ella. Una vez que la pelota entra en contacto con la placa positiva, la pelota también se carga positivamente. Esto hace que se sienta atraído por la placa negativa, por lo que se balancea hacia la otra placa. De nuevo se carga negativamente, por lo que vuelve a la placa positiva ... y así sucesivamente.

Este experimento tiene forma de una campana, con el badajo que golpea furiosamente a ambas latas de bebida de cola varias veces por segundo.

De vez encuando aparecen chispas azules. Materiales que necesitas:

• Dos latas de gaseosa.
• Un objeto de plástico, como una puntabola.
• 15 centímetros de hilo.
• Dos láminas de aluminio de unos 30 cm (se usan para hornear en la cocina y para envolver comida).
• Cinta adhesiva.
• Dos cables con clips "quijada de caimán"

Simplemente observando la foto ya puedes construir tu motor.

Quita los aros de arriba que son para abrir las latas. Ata uno de los aros al hilo, el otro extremo del hilo átalo al medio de la puntabola de plástico.

Coloca las latas con una separación de 6 cm a 10 cm.

Coloca la puntabola (le dicen birome en algunos países) sobre las latas, de manera que el aro se balancee como a una altura de 3 cm de la mesa sobre la que has colocado las latas.

Conecta un cable (sujetando con cinta adhesiva) a la lata de la derecha (no olvides pelar el aislamiento de plástico), este será el cable para conectar a tierra y el otro extremo debe conectarse a tierra como una pileta de agua, o a la tierra del computador, si no hay tierra, puedes sujetar el cable (pelado) con las manos, porque tu haces una buena conección a tierra.

Conecta el otro cable a la otra lata (la de la derecha). Su otro extremo será conectado a una fuente de alto voltaje. Esto es más fácil de lo que suena, porque una fuente inofensiva de alto voltaje es el monitor de computadora o la TV.

El aparato se coloca sobre el TV. Se presiona un trozo de lámina de aluminio de unos 30 cm de longitud en la pantalla. Se cuela porque la pantalla está cargada de electricidad. Conecta el cable de la lata derecha a la lámina de aluminio.

El aparato comienza a funcionar al encender la TV. El aro es atraído por una de las latas y cuando la choca, es atraído por la otra lata y la acción se repite.

Porquó ocurre esto?

Dentro del TV hay un generador de alto voltaje que se usa para mandar electrones a la pantalla y que crean las imágenes. Al colocar un conductor de gran tamaño en la pantalla construimos un capacitor que se carga en forma parecida a las baterías de los autos y usamos la electricidad fuera del TV. El voltaje con el que se carga nuestro capacitor es alto, pero tiene muy poca corriente, de manera que si tocamos la lámina, la descarga no es más peligrosa que si caminamos por una alfombra y luego tocamos el picaporte de la puerta.

La lata de la derecha está conectada al alto voltaje y la de la izquierda a tierra, por lo que la electricidad se va a tierra.

Los electrones de la lata de la derecha atraen al aro, al tocar éste a la lata, se carga con el mismo tipo de electricidad y como dos objetos cargados con el mismo tipo de electricidad se repelen, el aro es lanzado hacia la otra lata, donde se descarga y se repite el proceso.

Otra versión

En 1752, Benjamin Franklin estaba experimentando con uno de sus inventos, el pararrayos. Usando la configuración que se muestra a la izquierda, Franklin pudo recolectar cargas electrostáticas del viento sobre su casa. No existen imágenes conocidas de la configuración original utilizada, pero este es el método más común utilizado para reproducir los efectos que describe.

Este dispositivo electrostático fue inventado en 1742 por un profesor alemán llamado Andrew Gordon. Gordon's Bells fue el primer dispositivo que convirtió la energía eléctrica en energía mecánica en forma de un movimiento mecánico repetitivo, abriendo las puertas a una variedad de tecnología moderna, desde alarmas de seguridad hasta timbres escolares.

Dos campanas metálicas están suspendidas sobre soportes aislantes (dieléctricos). Una campana está conectada eléctricamente a tierra y la otra está conectada a un pararrayos. Una bola metálica se suspende entre las campanas mediante un hilo dieléctrico. El pararrayos permitiría que la carga se acumulara en la campana que luego atraería la bola metálica. Cuando la pelota golpea la primera campana, se cargará al mismo potencial y, por lo tanto, será repelida nuevamente. Dado que la campana opuesta se carga de manera opuesta, esto también atraerá la pelota hacia ella. Cuando la pelota toca la segunda campana, la carga se transfiere y el proceso se repite.

El mismo Franklin escribió que a veces las campanas sonaban cuando solo había una nube oscura arriba y no había truenos ni relámpagos obvios. Un rayo cercano podría hacer que las campanas dejen de sonar inmediatamente. En otras ocasiones, las campanas permanecían en silencio hasta que un relámpago cercano las hacía sonar.

Animación de las campanas de Franklin

Esta configuración fue utilizada por Franklin para recolectar carga eléctrica para su uso en otros experimentos. La cantidad de carga recolectada era a veces tan débil que después de una chispa entre las campanas, tomaría un tiempo considerable volver a cargarse. En otras ocasiones, se puede obtener una corriente continua de chispas incluso en longitudes de alrededor de 20 cm.

Estas chispas podrían ser muy peligrosas y un impacto directo en el pararrayos podría causar explosiones e incendios. Una versión más segura de este experimento es fácil de configurar mediante el uso de un pararrayos simulado en forma de una fuente de alimentación de CC de alto voltaje, como un generador Van De Graff o un multiplicador de voltaje .

Si no tiene algunas campanas disponibles, puede reemplazarlas por cualquier objeto metálico, como una lata de bebidas. Este experimento funciona mejor si todos los conductores son lisos, pero una bola de plástico recubierta de papel de aluminio estará bien si no hay otro tipo de bola de metal ligero disponible.

Puedes hacer el mismo aparato con campanitas.

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