Aunque con la máquina “hidro-eléctrica” de Armstrong se cierra la etapa de los generadores de fricción para producir electricidad estática, no quedaría completa su descripción si no nombráramos aquí la máquina de Van de Graaff.
Aunque cronológicamente no corresponda a la época que se está tratando y su aplicación no sea la misma que las otras máquinas de este tipo, sí constituye un verdadero generador electrostático. Ideado y construido por Robert Jemison Van de Graaff (1901-1967) presentó su primer modelo de generador de Van de Graaff en 1931 con la intención de tener un instrumento que generase altos potenciales. Este generador electroestático fue diseñado cuando trabajaba en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) y estaba pensado para producir rápidamente potenciales muy altos para acelerar partículas subatómicas. La importancia en el campo de la investigación nuclear no fue muy grande pues este generador fue superado con creces por el ciclotrón de Ernest Orlando Lawrence (1901-1958).
Pero ¿en qué consistía la máquina de Van de Graaff?
En líneas generales está constituido por una banda aislante que se desplaza verticalmente por la acción de dos cilindros que giran sobre sus ejes horizontales. La carga portada por la banda móvil es depositada mediante un contacto que la frota, sobre una gran esfera o cúpula metálica. Esta cúpula se comporta como un gran condensador esférico y la carga transportada como una fuente de corriente que la alimenta. El potencial va aumentando por la sucesiva aportación de cargas hasta llegar a alcanzar la tensión de ruptura de la atmósfera circundante y a partir de este momento se produce una descarga disruptiva. Téngase en cuenta como dato curioso que con estos generadores se superaban con facilidad el millón de voltios de tensión.
En el generador Van de Graaff es necesario una fuente de tensión externa para depositar la carga sobre la banda (la carga no se obtiene por frotamiento).
Para evitar estas fuentes externas de tensión se diseñaron los “generadores electrostáticos autoexcitados”. El funcionamiento era semejante pero presentaba una modificación morfológica. La banda aislante iba dotada de segmentos conductores. En esta constitución más que rociar la banda con cargas se coloca un electrodo con cierto potencial respecto al cilindro conductor inferior de forma y manera que se induzcan cargas, sobre los segmentos móviles, de polaridad opuesta. Estos segmentos transportan su carga a la esfera metálica y el fenómeno producido es el mismo. El mecanismo es el mismo con la única salvedad de que un modelo induce la carga y el otro la rocía.
La idea no es del todo original pues está basada en la conocida como máquina de Wimshurst, que consistía en un disco aislante que llevaba incrustados trozos o tiras de un conductor (generalmente estaño) y se le hacía girar manualmente. Por fricción se cargaba y estas cargas se almacenaban en botellas de Leyde.
Existen gran variedad de estas “ruedas” en los laboratorios de principio de siglo.
NOTA: Robert Jenison Van de Graaff era un físico americano que estudió en la Universidad de Alabama, amplió estudios en la Sorbona y se doctoró en Oxford. De regreso a los EEUU trabajó primero en Princeton y en 1931 entró a formar parte del personal investigador del MIT. Se le conoce, tal y como se ha mencionado, por haber inventado el generador electrostático de alto potencial.
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