fisica - cienciafacil.com · ... flash, etc dejamos que ol ... manera que es bastante seguro para...

Pagina 15 Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

CAPITULO 2

FISICA

PPPPParararararte 1te 1te 1te 1te 1

COMO CONSTRUIR UNCOMO CONSTRUIR UNCOMO CONSTRUIR UNCOMO CONSTRUIR UNCOMO CONSTRUIR UN CAÑON CON FRASCOCAÑON CON FRASCOCAÑON CON FRASCOCAÑON CON FRASCOCAÑON CON FRASCO DE PELICULA DE PELICULA DE PELICULA DE PELICULA DE PELICULA

Nivel: Medio

Este experimento es muy interesante desde el momento en que se escucha y ve un gran Bang!y lanza una llama naranja y al frasco de película a más de se is metros de altura.Tiene muchos nombres: La bomba piezo eléctrica, cañón químico, Flash, etc. Dejamos que lonombres de acuerdo a tu gusto. Este experimento es muy fácil de hacer, te tomará unos 15minutos y el costo es realmente barato puesto que usarás materiales desechados o reciclados.El combustible lo puedes encontrar en el tocador de tu mamá, pues usa perfume en spray,fi jador en spray para e l cabello o un re frescador de al iento llamado Binaca.El aparato es muy simple. Un par de cables se colocan a través de agujeros en la tapa. Losotros extremos se sueldan a un ingnitor de un encendedor de cigarrillos o a un encendedor decocinas a gas. Luego se montan los elementos en un trozo de madera, pero puedes omitir estepaso si lo deseas.

Para disparar el cañón aprieta el spray (perfume, fijador de cabello o Binaca) dentro del frascode pelícu la , presiona contra la tapa y presiona e l botón de l encendedor.Con un gran Bang! y una llama de color naranja, el pequeño frasco sube alto en el aire. Con algode práctica para colocar la cantidad exacta de combustible, podrás hacer que el frasco subahasta a 10 metros en el aire. Si usas muy poco o mucho combustible, no funcionará o subirámuy poco.

El aparato terminado lo puedes ver arriba, y al lado el primer combustible que usamos donadopor una persona que no lo sospechaba.


Pagina 17

Aquí puedes ver el frasco con la tapa quitada, puedes ver los dos cables saliendo de la tapa.El bloque de madera tiene un agujero en un extremo para sujetar el ignitor de encendedor decocina a gas. También puedes hacer dos agujeros para hacer pasar por ellos los cables delignitor que van hasta la tapa del frasco o simplemente coloca los alambres directamentehacia la tapa por encima. También se ve un acercamiento de los cables que hacen posible lachispa. Te recomiendo que estén separados a 1 mm, más o menos, aunque esta parte no escrítica. Siempre y cuando los extremos de los cables estén lo suficientemente juntos, unachispa saltará cuando presiones el ignitor.

Aquí te muestro el ignitor con los cablessoldados a sus contactos; hay muchas clasesde ignitores, los que se usan paraencendedores de cigarrillos son muy caros, terecomiendo los de encendedor de cocinas agas.

Abajo hay otro ignitor desarmado, es fácil dedesarmar con pocas herramientas.

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. VargasP

Pagina 18

Abajo puedes ver otro ignitor más grande. Algunos tienen ya los cables para hacer las conexiones,otras veces tienes que soldar tu mismo los cables.

COMO FUNCIONA?COMO FUNCIONA?COMO FUNCIONA?COMO FUNCIONA?COMO FUNCIONA?Mientras que el perfume trabaja bastante bien (contiene mayormente alcohol) los mejorescombustibles son el Fijador para Cabello y Binaca. El fijador tiene alcohol, propano, butano eisobutano (estos gases están a alta presión en el frasco en forma de líquido y al abandonar elfrasco se vuelven gas nuevamente). Estos gases son excelentes combustibles. El “truco”consiste en sostener el spray a una distancia de unos 8 centímetros del frasco de película,para que el fijador se vuelva gas en el interior del frasco.Para hacer una explosión necesitas un gas inflamable,oxígeno y una fuente de calor queempiece la reacción.Si usamos un gas como el propano o los vapores del alcohol, sólo necesitaremos una chispapara encenderlos.El frasco de película sólo puede ser cargado con una pequeña cantidad de combustible, demanera que es bastante seguro para disparar en la casa. El frasco es de plástico suave yliviano y puede aterrizar sobre las personas sin despeinarlos. Pero despega con bastantevelocidad, de manera que no es recomendable colocar la cabeza muy cerca durante ellanzamiento.El gas necesita del oxígeno del aire para explotar; al quemarse, se libera energía debido a laformación de enlaces quimicos entre el axígeno en el aire y el carbón e hidrógeno de losgases del combustible (spray) Esta energía calienta los gases que resultan de la oxidaciónviolenta (llama). Estos gases son vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Como secalientan, se expanden. Esta expansión empuja a todo el interior del frasco, que se separarápidamente de la tapa y sube al aire. En todo caso puedes hacer experimentos con alcoholde farmacia puro, pero tienes que pulverizarlo en el momento de insertar al frasco.

COMO COMO COMO COMO COMO TRABTRABTRABTRABTRABAJAJAJAJAJA EL IGNITA EL IGNITA EL IGNITA EL IGNITA EL IGNITOR?OR?OR?OR?OR?

El ignitor es un generador piezoeléctrico.Lapalabra piezo viene del griego que significapresionar. Una sustancia piezoeléctrica generaelectricidad cuando se la presiona.El ejemplo clásico de una sustanciapiezoeléctrica es el cristal de cuarzo. El cuarzoestá hecho de átomos de silicio y átomos deoxígeno. Estos átomos están ordenados en filas.Cortando con cuidado los cristales podemoshacer que los átomos se queden paralelos a lasuperficie de corte, como se muestra en eldiagrama al lado.

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

Pagina 19

Cuando se aplica al cristal, los átomos de oxígeno cargados negativamente se mueven más enrelación a los átomos de silicio cargados positivamente. Esto hace que los electrones en loscontactos de meta l se muevan, generando e lect ricidad.El material piezoeléctrico en el ignitor no es cuarzo, sino una cerámica artificial que ha sidoformado bajo un campo eléctrico de alto voltaje para alinear las cargas en ésta. Estas cerámicashechas por el hombre pueden generar a ltos vo lta jes.El ignitor sostiene el elemento de cerámica en un recipiente de plástico, tiene un pequeñomartillo con un resorte. Al presionar el botón, el martillo choca contra la cerámica. La electricidadresultante va por los cables y salta entre los extremos pelados, encendiendo el combustible conel aire.

El cañón se coloca en unángulo de 45 gradospara que llegue lo máslejos posible, pero comoel plástico es liviano, nosubirá una gran altura(como máximo unos 10m e t r o s ! )


Pagina 20

En el dibujo se pueden apreciar todas las partes del cañón, como notaràs es muy sencilo dearmar y no se usan muchas herramientas. Una sola rociada de combustible puede servir hastapara tres disparos, simplemente coloca el frasco en la tapa y calienta con la mano, hasta que elcombustib le restante se vuelva nuevamente gas, presiona e l ign itor y dispara .


Pagina 21

RADIO QUE FUNCIONA SIN PILASRADIO QUE FUNCIONA SIN PILASRADIO QUE FUNCIONA SIN PILASRADIO QUE FUNCIONA SIN PILASRADIO QUE FUNCIONA SIN PILASNivel: Medio

Un radio a cristal es muy simple, tiene pocas partes, no usa baterías o pilas y se puede construiren poco tiempo y con materiales que tenemos a mano en la casa.La razón por la que el radio no necesita baterías se debe a las maravillosas capacidades deloído humano. El oído es extremadamente sensible a sonidos muy débiles. La radio a cristal usasólo la energía de las ondas de radio y de los transmisores. Estos radio transmisores mandangrandes cantidades de energía (decenas de miles de watts), si embargo, debido a que seencuentran a grandes distancias y disponemos, en el mejor de los casos, de unas decenas demetros de antena por lo que la cantidad de energía que recibimos con la radio a cristal se mideen millonésimas de watt. El oído humano puede detectar sonidos que son aún menos fuertes.

Cómo se constrCómo se constrCómo se constrCómo se constrCómo se construyuyuyuyuyeeeee

Materiales:Materiales :Materiales:Materiales :Materiales:

Botella de plástico. Se pueden usar botellas de cualquier tipo pero deben ser de unos7 a 8 cm de diámetro y de 15 a 30 cm de largo. Las botellas de Shampoo funcionanbien, pero debemos usar las que tienen paredes gruesas. Así podremos envolver elalambre alrededor.Unos 15 metros de alambre de cobre esmaltado. Casi todos los grosores funcionaránbien, pero los más gruesos son los mejores podemos usar el número 22 o 18 (AGW).Diodo de germanio. Debemos usar el diodo 1N34AUn audífono de teléfono en desuso. Si tienes uno en desuso, tanto mejor, pero puedesusar el teléfono de tu casa, este no sufrirá ningún daño.Clips del tipo “quijada de caimán” Los puedes encontrar en todas las tiendas deelectrónica.Unos 10 a 15 metros de alambre de cobre de cualquier tipo. Es opcional, porquepuedes usar una antena de TV o de radio FM, aunque funciona mejor con una antenalarga.


Pagina 22

Perfora agujeros en un costado de la botella y a una distancia de 2.5 cm entre ellos.Estos agujeros servirán para el alambre de cobre.

Metemos el alambre esmaltado en la parte superior de la botella y jalamos unos 15 cm.

Ahora toma el otro extremo del alambre y comienza a envolver alrededor de la botella.Cuando hayas hecho cinco vueltas, para y haz un pequeño rizo. Si envuelves el alambrealrededor de un clavo o lápiz será más fácil.

Continúa envolviendo otras cinco vueltas y otro rizo. Debes hacer esto hasta que labotella está completamente envuelta en alambre.


Pagina 23

Corta el alambre dejandounos 15 cm e insértalo en dosagujeros perforados en la basede la botella, la que se verá así:

Debes hacer lomismo en el otroextremo de labotella.

Luego de hacer pasar los extremos del alambre esmaltado por ambos extremos de labotella en los que previamente hiciste agujeros, te quedará tal como se ve en la foto de abajo.Nota que hemos dejado unos 10 cm de alambre en ambos extremos, esto es muy importante,ya que luego usaremos este a lambre sobrante para hacer otras conecciones.


Pagina 24

Ahora debemos quitar el aislamiento de los extremos del alambre esmaltado y de los taps(rizos) que hicimos cada cinco vueltas , si usas alambre esmaltado debes quitar el esmaltecon lija.

Ahora colocamos el diodo de germanio al extremo del alambre en la parte inferior de labotella. Es mejor soldar esta conexión.Corta el cable del auricular de teléfono, pela el aislamiento exterior y encontrarás que haycuatro alambres de color. Debemos usar los alambres negro y amarillo.Los alambres del cable del teléfono son de cobre muy frágil, y tienen alrededor unos hilos deplástico. El cobre se rompe fácilmente y, a veces, no se nota porque el plástico lo sujeta. Hayque soldar con mucho cuidado.Suelda el alambre del cable del teléfono al extremo libre del diodo de germanio.Sujeta el otro cable al alambre de la parte superior de la botella, es buena idea soldarlos.Ahora sujetamos un clip quijada de caimán a la antena.

Diodo de Germanio

TierraAntena


Pagina 25

Es buena idea hacer una antena. Consiste de alambre de cobre (puede ser esmaltado, noimporta quemado y obtenido de un trasformador que ya no funciona), ded unos 10 m delongitud y colocado entre dos postes de madera lo más altos posible. Conectamos en laparte media otro alambre, y a éste el clip quijada ded caimán. Sujetamos el otro extremo a untap de la bobina.

Sujetamos otro clip al alambre que sale de la parte superior de la botella, este es nuestraconexión a tierra. Debemos conectarlo a una pileta, a una tubería de agua u otro objeta demetal que tiene una buena conexión a tierra. Aseguremonos de que la tuberia es de metal, delo contrario nuestra conexión a tierra no funcionará, ni el radio. En este punto ya deberíaspoder escuchar una o dos estaciones de radio en el audífono del teléfono. Para seleccionarlas estaciones hay que cambiar el clip “quijada de caimán” a diferentes taps de la bobina.Cuanto más larga y alta la antena, más fuerte se escuchará la estación de radio.Ahora que el radio funciona se le puede mejorar colocándolo en una base de madera.

AL RADIOACRISTAL


Este es otro radio a cristal de germanio que es muy sensible, aunque no discrimina una frecuenciade otra especialmente si las estaciones están cercanas. Lo interesante es que no requiere depilas para funcionar y su construcción es muy simple. Los únicos dispositivos un poco difícilesde encontrar son el audífono de cristal y el diodo de cristal de germanio. No se pude usar otrotipo de diodo que no sea de germanio.

El radio funciona mejor con una bobina como la que se muestra arriba, pero hay que tenercuidado de que las espiras estén bien juntas. Para esto se puede hacer el aparato bobinadorque se muestra abajo.

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas Página 27

El proyecto que presentamos es puramente experimental/didáctico, de modo que el alcance deeste transmisor no pasa de algunos metros, y su frecüencia no está biem controlada, lo quesignifica que no debe ser aplicado en cualquier tipo de comunicación a larag distancia. Abajose pude ver el circuito esquemático:

El “zumbador” es en realidad un vibrador que rapidamente interrumpe y establece la corrienteque circula por el circuito. Esta corriente excita a la bobina y al capacitor que forman el circuito“resonante”, produciendo asi la oscilación que se propaga por el espacio en la forma de ondaselectromagnéticas.

El manipulador es simplemente un interruptor (botón de timbre) que permite conectar ydesconectar la corriente en el circuito, de modo que se puedan enviar mensajes en códigotelegráfico (Morse).

La bobina L1 consiste de 100 espiras de alambre de cobre esmaltado Numero22 envuelto enuna barra de ferrita, y el capacitor variable es del tipo común (1 sección) que se obtuvo de unviejo radio.

Para hacer funcionar, se coloca el transmisor en las proximidades de un radio de AM sintonizadoen una frecuencia libre. Se presiona el manipulador y ajuste el vibrador para que entre enfuncionamento (vibración) se producirá una pequeña chispa en los contactos. En este punto, unfuerte zumbido debe ser oido en el rádio colocado en las cercanías.

TRANSMISOR EXPERIMENTAL

Zumbador

Manipulador o botónde presión

4 pilas


Este es un sencil lotransmisor defrecuencia estable, muyfaci l de constru irsiguiendo losdiagramas queadjuntamos.

La bobina L1 consiste de 80 espiras de alambre de cobre esmaltado (#22 ou #24), enrroladasen una barra de ferrita de 10 a 15 cm de longitud, 1,0 cm de diametro, con derivación en laespira 40a. El transistor puede ser e l BC548 o equivalente de uso general .El capacitor variable puede ser de un radio transistorizado en desuso.

Para ajustar el transmisor, que opera emitiendo una onda continua (CW), basta presionar elmanipulador y ajustar CV para la señal se capte en un radio colocado cerca, sintonizado en unpunto libre de la faja de las ondas medias.

Lista de materialQ1 - BC548 o equivalenteL1 - Ver textoCV - Ver textoC1 - 22 nF - capacitor ceramicoC2 - 100 nF - capacitor ceramicoR1 - 10k, 1/8W - resistor (marron, negro, naranja)S1 - Manipulador o interruptor de presiónB1 - 3V o 6V - 2 o 4 pilas pequeñasDiversos: alambre de conección, barra de ferrita, porta pilas, puente de terminales, base demontaje etc.

MICROTRANSMISOR ATRANSISTORES

Rojo


CELDCELDCELDCELDCELDA SOLAR DE LAMINA SOLAR DE LAMINA SOLAR DE LAMINA SOLAR DE LAMINA SOLAR DE LAMINAAAAADEDEDEDEDE COBRECOBRECOBRECOBRECOBRE

Una celda solar es un dispositivo que convierte la energía limínica del sol en electricidad.Las celdas solares que se usan en las casas de campo y otros están hechos de silicio yrequieren mucha tecnología para construirlos.

Se puede usar una cocina eléctrica como laque se ve al lado.

Esta es una celda solar muy simple que no es tan eficiente, pero que te servirá para hacerdemostraciones en una feria de ciencias o con los alunmos de tu colegio. Su construcciónlleva como una hora.Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en ves de silcio. El óxido cuproso es uno delos primeros materiales que mostraron el llamado efecto fotoeléctrico en el cual la luz haceque la electricidad fluya en un material determinado.Albert Einsten trató de explicar el efecto fotoeléctrico, lo que le hizo ganar el premio Novely lo llevó a descubrir la Teoría de la Relatividad.

Materiales:

Necesitarás:

Un trozo de lámina de cobre de 30 por 30 cm, que no sea ni muy grueso ni muydelgado. Aunque funcionará con lo que encuentres.

Dos clips tipo “quijada de caimán”.

Un tester bien sensible o un microamperímetro. Puedes usar los medidores decorriente de los radioreceptores antiguos.

Una hornilla eléctrica que cuando se

caliente, su resistencia se vuelva roja.

Una botella de plástico descartable o

un frasco de vidrio de boca ancha.

Sal de mesa.

Agua limpia.

Papel de lija o cepillo de cerdas de

alambre para taladro eléctrico.

Tijeras para cortar metal.


Cómo se contruye la celda solar

1. El primer paso es cortar un trozo de cobre del tamaño de la hornilla. Nos lavamos las manospara no dejar manchas de grasa en la lámina. Luego lavamos la lámina para quitar todo rastrode grasa y finalmente l ijamos cualqu ier trazo de corrosión o suciedad.Luego colocamos la lámina sobre el calentador y hacemos que caliente al máximo.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

2. Al calentarse el cobre se observanbellas figuras producidas por la oxidación.El cobre se cubrirá con los colores rojo,naranja y púrpura.

3. Al calentarse más el cobre, los coloresson reemplazados con una capa obscurade óxido cúprico. Este no es el óxido quebuscamos, pero luego se descascaramostrando los colores rojo, naranja ypúrpura del óxido cuproso que seencuentra por abajo.

Los últimos rastros de color desaparecenal calentarse la cocina tomando un colorrojo.

4. Cuando el calentador de la cocina estáal rojo vivo, la lámina de cobre se cubrirácon una capa de óxido cúprico. Dejacalentando por media hora, para que lacapa negra sea gruesa. Esto esimportante porque una capa gruesa sedescascara muy bien, mientras que unacapa delgada se quedará colada al cobre.

Figura 4


Pagina 31

Después de media hora apaga la hornilla y deja la lámina sobre ésta para que se enfríelentamente. Si haces enfriar muy rápidamente el óxido negro se quedara pegado al cobre.Al enfriarse el cobre, se encoge, lo mismo que el óxido, pero en forma diferente, lo que haceque el óxido salte en forma de escamas.

Cuando el cobre ha enfriado a la temperatura ambiente (unos 20 minutos) la mayor parte delóxido negro se habrá separado. Frota un poco con las manos debajo de agua corriente paraseparar los trozos pequeños. Resiste la tentación de quitar todas las manchas negras raspandofuerte o doblando el cobre. Esto podría dañar la delicada capa roja de óxido cuproso que haceque funcione la celda solar.

Corta otra lámina de cobre del mismo tamaño que la anterior, dobla ambas piezas suavementede manera que quepan dentro de la botella o frasco sin tocarse. La capa de óxido debe apuntarhacia el exterior de la botella.

Coloca dos clips “quijada de caimán”, uno a cada lámina. Conecta el clip de la lámina sin trataral terminal positivo del tester o microamperímetro. El clip de la lámina con óxido debe ir alterminal negativo. Ahora vierte agua salada (usa unas tres cucharas de sal) en la botella, cuidandoque el agua no llegue a los clips, deja unos 3 cm de espacio entre el agua y los clips. Estos nodeben mojarse.

La foto de al ladomuestra la celdasolar en lasombra, nota queel tester indica 6microamperios decorriente.La celda solar esuna batería, aúnen la obscuridad.Debido al aguasalada que lahace funcionarcomo una pilaelectroquímica


COMO SE HACESimplemente observando la foto ya puedesconstruir tu motor.

Quita los aros de arriba que son para abrirlas latas. Ata uno de los aros al hilo, el otro extreodel hilo átalo al medio de la puntabola d plástico.Coloca las latas con una separación de 6 cm a10 cm.

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

Pagina 32

LAS CAMPANAS DE FRANKLIN


Simple experimento, fácil de construir, te toma unos 5 minutos con materiales caseros. Esteexperimento tiene forma de una campana, con el badajo que golpea furiosamente a ambaslatas de bebida de cola varias veces por segundo. Es por esta razón que se lo conoce tambiénel expeimento de las campanas de Franklin. De vez encuando aparecen chispas azules que se deben al alto voltaje generado.

MATERIALESMateriales 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"

Conecta un cable (sujetando con cinta adhesiva) a la lata de la derecha (no olvides pelar elaislamiento de plástico), este será el cable para conectar a tierra y el otro extremo debeconectarse 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 unafuente de alto voltaje.Esto es más fácil de lo que suena, porque una fuente inofensiva de alto voltaje es el monitor decomputadora o la TV. Como puedes ver en la foto, el aparato está sobre el TV. Se presiona untrozo de lámina de aluminio de unos 30 cm de longitud en la pantalla. Se cuela porque la pantallaestá cargada de electricidad.

COMO FUNCIONAConecta el cable de la lata derecha a la láminade aluminio. El aparato comienza a funcionar al encender la TV. El aro es atraído por una de laslatas y cuando la choca, es atraído por la otra lata y la acción se repite.

PORQUE OCURRE ESTODentro del TV hay un generador de alto voltaje que se usa para mandar electrones a la pantallay que crean las imágenes. Al colocar un conductor de gran tamaño en la pantalla construimos uncapacitor que se carga en forma parecida a las baterías de los autos y usamos la electricidad

Pagina 33Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

fuera del TV. El voltaje con el que se carga nuestro capacitor es alto, pero tiene muy pocacorriente, de manera que si tocamos la lámina, la descarga no es más peligrosa que si caminamospor una alfombra y luego tocamos el picaporte de la puerta. La lata de la derecha está conectadaal 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 elmismo tipo de electricidad y como dos objetos cargados con el mismo tipo de electricidad serepelen, el aro es lanzado hacia la otra lata, donde se descarga y se repite el proceso.

OTRA VERSIONEste aparato se llama "Las campanas de Franklin", científico norteamericano, que, como yasabes, estudió la electricidad producida por los rayos. Usaba el aparato para detectar los rayosen las tormentas. El conectaba uno de los cables a su pararrayos y el otro a una bomba de aguade hierro, que hacía de tierra. Claro que no usó latas de bebidas, sino campanas. Tambiénpuedes hacer unas bolitas de lámina de aluminio, para después colgarla entre las latas. Puedeshacer el mismo aparato con campanitas.

Puntabola Hilo con aro dela lata

Conectar al TVConectar a Tierra

Pagina 34 Experimentos para Ferias de Ciencias - M. VargasP

COMO SE HACEIniciaremos por la parte deabajo.

Lo primero que hay quehacer es cortar una pieza de 5a 7 centímetros de un tubo de3/4 de pulgada de PVC y se loencola a una base de madera.Esta pieza su jetará elgenerador y nos permiti ráquitar con facilidad así comoreemplazar a la banda degoma (liga) o hacer ajustes.

Un simple generador

VandegraaffConstruiremos un diminuto aparato que puede generar hasta 12 000 voltios a partir de una latade soda y una banda de goma (liga). Este aparato se llama Van de Graaff , se lo puede encontraren los museos de ciencia porque puede producir hasta 500 000 voltios o más. El nuestro esmás modesto pero puede producir chIspas de unos 2 centímetros de longitud, aunque elamperaje (la corriente) es muy poca, por lo que el aparato, con sus 12.000voltios no es peligroso. Produce electricidad estática.

MATERIALESMateriales que necesitas :- Una lata vacía de soda- Un pequeño clavo- Una liga (banda de goma) grande de1 o 2 centímetros de ancho y de 6 a10 cm de largo- Un fusible de unos 5x20 millimetros- Un pequeño motor de corriente contínua (de un juguete)- Un vaso de plastoform (o de papel parafinado)- Pegamento instantáneo- Dos cables de unos 15 cm de longitud- Dos piezas de tubo de tuberia plástica de 3/4 de pulgada PVC de 5 o 7 cm de longitud- Acople de 3/4 de PVC- Un conector T de 3/4 PVC- Cinta adhesiva- Un bloque de madera


Vandegraaff

Cortamos el vaso de plastoform desde labase, dejando unos 2.5cm y cortamos unagujero del mismo diámetro que el tubo enla base y al medio. Introducimos el tuboPVC por este agujero.

Luego perforanos tres agujeros en el acoplede PVC. Dos de estos tiene que estar enlugares opuestos porque sujetarán el clavitoque actuará de eje para la banda de goma.El tercer agujero se encuentra entre los otrosdosy sujetará el "cepillo" superior, el que, al igual

Como se ve en la foto, el cable pelado se sujetaen si lugar con cinta adhesiva o pegamento. Secoloca la banda de goma en la polea y se dejaque cuelgue del conector T.

Ahora, cortamos unos 8 a 10 cm de tubo de 3/4de PVC. Este irá sobre el conector T, con labanda de goma en el interior. Usamos un clavitopara sujetar la banda de goma. El largo del tubodebe ser de la misma longitud que la banda degoma. Esta no debe estar muy estirada porquela fricción evitará que el motor gire.

Pagina 36Experimentos para Ferias de Ciencias - M. VargasP

que el de abajo se encuentra tan cerca que"casi" toca a la goma. El cepillo superior sesujeta al tubo de unión de PVC y el acople sepone en el tubo de 3/4 sobre el soporte de vasode plastoform. La banda de goma se jala porel acople y se lo sostiene en su lugar con elclavo. Se pela el cable y se le da unas vueltaspara que los alambritos no se separen mucho.El otro extremo del cable se sujeta dentro dela lata de soda para que esté electricamenteconectado al "cepillo".Necesitamos un pequeño tubo de vidrio quefuncione como polea de baja fricción y comocomplemento "triboeléctrico" de la banda degoma, ambos nos servirián para generarelectricidad estática por fricción. El vidrio y lagoma son muy buenos generadores deelectricidad. El tubo se consigue de un fusibleeléctrico. Los extremos metálicos se quitan conun soldador.

Guarden las tapitas de metal...los usaremospara otro proyecto! El tubito de vidrio no tieneimperfecciones y no se romperá facilmente.El siguiente paso es un poco difícil: metemosel clavito por uno de los agujeros en el tubo,luego se introduce el tubito de vidrio, despuésla banda de goma que debe estar sobre eltubito de vidrio y finalmente metemos el clavitoen el orificio del frente. La banda de goma debegirar sobre el tubito de vidrio y este girar sobreel clavito. Ahora encolamos la base del vasitoen el tubo de PVC. Es mejor usar siliconacaliente para que ayude a que esté estable.Ahora ya podemos usar una lata de soda, estasse usan porque no tienen esquinas, lo cualminimiza la "descarga de corona". Con unacuchilla, corta un agujero en la base de la lata.Con el mismo borde del corte en la base, se

hace sujetar el cable pelado del "cepillo" y sepresiona la lata hasta que toque el vasocortado.

Finalmente, soldamos unos cables al motorpara las pilas. Se pueden usar un par de pilas,o una batería de 9 voltios. Pero la batería hacegirar demasiado rápido al motor y se rompe eltubo de vidrio, aunque el voltaje obtenido esmás alto.Para hacer funcionar el Van de Graaff conectalas pilas. Si los "cepillos" están muy cerca, perosin tocar a la banda de goma, sentirás unachispa que sale de la lata de soda al acercarel dedo. Es buena idea sujetar con la otramano el cable de abajo, del cepillo inferior.

Pagina 37Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas

Nuestro Van de Graaff usa un tubo de vidrio yuna banda de goma. Esta roba electrones deltubo de vidrio, dejándolo con carga positiva,mientras que la goma se queda con carganegativa.En este dibujo se puede ver claramente labanda de goma las poleas y los "cepillos" enambos extremos, arriba y abajo.

El segundo trucoLa carga triboeléctrica es el primer truco. Elsegundo está en los cepillos de alambre.Cuando se acerca un metal a un objetocargado, éste hace que los electrones en elmetal se muevan. Si el objeto tiene cargapositiva jala los electrones, si tiene carganegativa los empuja. Los electrones tienencarga negativa. Como cargas iguales serepelen y los electrones tienen todos igualcarga, siempre tratan de estar lo másalejados posibles los unos de los otros. Si elobjeto de metal tiene una punta, los electronesen ésta son empujados por el resto de loselectrones en el resto del objeto. Entonces enuna punta hay muchos electrones empujandodesde el metal, pero ninguno empujando desdeel aire. Si hay suficientes electrones en elmetal , estos pueden empujar a otroselectrones hacia el aire . Los electronesaterrizan en las moléculas del aire dandolesuna carga negativa. El a ire cargadonegatívamente es repelido del metal cargadonegatívamente y un viento con carga negativasopla desde e l metal. Se l lama a esto"descarga de corona" porque se puede

COMO FUNCIONA?Seguramente que, alguna vez, frotaste un globoen tu cabello, luego lo pegaste a la pared. Sinunca lo haz hecho inténtalo! El generador Vande Graaff usa este mismo truco, así como otrosdos para generar el alto voltaje necesario paraproducir una chispa.El primer trucoCuando el globo hizo contacto con tu cabello,las moléculas de goma tocáron las moléculasde cabello. Al tocarse, las moléculas de gomaatraen electrones de las moléculas del cabello.Al apartar el globo del cabello, algunos de esoselectrones se quedan en el globo, dándole unacarga negativa. Los electrones extra en el globorepelen a los electrones e l la paredempujándoles de la superficie. La superficie dela pared se queda con una carga positiva,porque hay menos electrones que cuando eraneutra. La pared con carga positiva atrae alglobo negativo con fuerza suficiente como paramantenerlo pegado contra sí. Si seleccionamosmateriales y los frotamos unos con los otros,podemos encontrar cuales se quedan con carganegativa y cuales con carga positiva. Podemostomar estos objetos en pares y colocarlos en unalista; del más positivo al más negativo. Esta listase llama La Série Triboeléctrica. El prefijo Tribo-significa "frotar".

La Serie triboeléctrica Los Más positivos

(en este extremo pierden electrones) asbesto

pelo de conejo vidrio

cabello nylon lana seda papel

algodón goma dura

goma sintética poliester

plastoform orlon saran

poliuretano polietileno

polipropileno Cloruro de Polivinilo (tubo PVC)

teflon goma de silicona

Los Más negativos (en este extremo roban electrones)

Pagina 38 Experimentos para Ferias de Ciencias - M. VargasP

observar una luz en forma de corona. Lo mismopasa a la inversa si el metal tiene muy pocoselectrones (si tiene carga positiva). En la punta,todas las cargas positivas en el metal jalantodos los electrones dejándolo muy cargado.las moléculas de aire que llegan a la puntapierden electrones por la punta positiva. Lasmoléculas de aire son ahora positivas y sonrepelidas por el metal con la misma carga.El Tercer trucoLuego de aprender este último truco podremosentender el funcionamiento del generador.Dijimos que todos los electrones tiene lamisma carga y tratan de alejarse unos de otrostanto como sea posible. El tercer truco usa lalata de soda para tomar ventaja de esto. Si ledamos a la lata una carga de electrones, estostratarán de estar lo más alejados unos de otroscomo sea posible. Esto tiene el efecto de quetodos los electrones se van al exterior de lalata. Cualquier electrón en el interior sentirá elempuje de los otros y se moverá. Loselectrones en el exterior sienten el empuje dela lata, pero no del aire que no tiene carga.Esto significa que si ponemos electrones enel interior de la lata, serán jalados al exterior.Podemos meter tantos electrones comoqueramos al interior de la lata, todos se irán alexterior.

Entonces cómo funciona el VDG?Funciona haciendo trabajar los tres trucos quehemos visto. El motor hace girar la goma. Estava alrededor del vidrio y le roba electrones. Labanda de goma es más grande que el tubo devidrio. Los electrones robados del vidrio sedistribuyen por toda la banda de goma. Lacarga positiva del vidrio atrae electrones delcable en el cepillo superior. Estos electronescargan el aire saliendo de los puntas delcepillo. El aire es repelido por el cable y atraídoal vidrio. Pero el aire cargado no puede llegaral vidrio , porque la banda de goma seinterpone.

El aire cargado llega a la goma y le transfierenelectrones. La banda de goma llega al cepillode abajo. Los electrones en la goma empujana los electrones del cable. Los electronesdel cable son alejados y se van a tierra o a lapersona que está agarrando el cable. Laspuntas del cepillo inferior son ahora positivasy ellas jalan a los electrones de cualquiermolécula de aire que las toque. Esta moléculaspositívamente cargadas son repelidas por elcable con la misma carga y son atraídas porlos electrones de la goma. Cuando llegan aésta, recoge de nuevo sus electrones y la gomay el aire pierden su carga. La banda de gomaestá ahora lista para robar más electrones del


Trucos con el Van de Graaf Una de las cosas interesantes para ver con elVDG es cómo las cargas iguales se repelen.Tomamos papel de servilleta y cortamos tirasde este liviano papel. Encolamos con cintaadhesiva los extremos y luego sujetamos algenerador Van de Graaf. Se verá como si lalata de soda tuviera cabello. Al encender el Vande Graaff , notamos que las tiras de papeladquieren la misma carga y se repelen lasunas con las otras. Las tiras se paran comolos pelos en la espalda de un gato. Si tenemosun compañero con el cabello muy delgado,podemos pedirle que se suba a un banco deplástico y toque el generador VDG, al instantesu cabello se parará.

tubo de vidrio. El cepillo de arriba está conectadoa la lata de soda. Tiene carga positiva y atraeelectrones de la lata, las cargas positivas de lalata se alejan unas de otras. Se transfierenelectrones de la lata de soda hacia tierra, usandola banda de goma para esto. En poco tiempo lalata de soda pierde tantos electrones que se

vuelve 12 000 vol tios más positivo que laconección a tierra. Si la lata fuese más grandese llegaría a un voltaje más alto. El Aire se ionizaen un campo eléctrico de unos 50 000 voltiospor centímetro. El aire ionizado conduce laelectricidad como un cable. Se puede ver el aireionizado conduciendo electricidad cuandose calienta tanto que emite luz, en este caso lellamamos chispa eléctrica.

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas Pagina 40P

DETECTDETECTDETECTDETECTDETECTANDO LA ELECTRICIDAD DE LAANDO LA ELECTRICIDAD DE LAANDO LA ELECTRICIDAD DE LAANDO LA ELECTRICIDAD DE LAANDO LA ELECTRICIDAD DE LATIERRATIERRATIERRATIERRATIERRAINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION

Si los campos eléctricos fueran visibles, entonces tendríamos una vista increible. Al pararnossobre una colina se podría ver un bosque de líneas de campos eléctricos salinedo del suelo etodas direcciones y llegando a la inonosfera. Incluso se podrían ver tormentas, de hecho elcampo eléctrico de la Tierra es más dinámico que su contraparte magnética.

Estos fenómenos eléctricos se generan por las miles de tormentas que se producen en nuestroplaneta con 100 rayos por segundo y por la carga de electricidad estática producida por lasgotas de lluvia. Como rsultado vivimos en un oceano de carga negativa que genera un campoeléctrico de 100 voltios por metro de elevación. En otras palabras, cuando estamos parados,nuestra cabeza tiene 200 voltios más que nuestros pies y cuando una tormenta pasa por arribael campo eléctrico se pued incrementar a miles de voltios por metro. Por fortuna hay muy pocascargas libres (electrones libres e iones positivos) en el aire que nos rodea, de manera queestos altos voltajes no puedn crear grandes corrientes, las cuales nos electrocutarían.

Para monitorear el campo eléctrico de la Tierra se puede usar un aparato que mide camposeléctricos por medio de dos discos metálicos con ranuras montados coaxialmente y verticalmente,con sus superficies casi en contacto. Un disco se fija y se conecta a tierra en la caja delinstrumento y el otro se hace girar a alta velocidad. (Conectar el instrumento a la tierra de la cajay no a la superficie de la Tierra permite que el experimentador tome medidas desde cualquierlugar, incluso desde un aeroplano en vuelo.)

Cuando las ranuras no están alineadas, el campo eléctrico local llega a la placa superior y ahceque algo de la carga libre vaya a tierra. Pero como los conductores bloquean los camposeléctricos, la placa inferior bloquea a la placa superior cuando las secciones de metal estánalineadas, permitiendo que las cargas retornen. Al hacer girar la placa inferior hace que lacorriente vaya y vuelva en el cable de tierra y los pulsos eléctricos se pueden detectar con uncircuito sencillo.

Figura 1: Aparato que mide las fluctuacionesen el cmapo eléctrico de la tierra. El aparatofunciona debido a dos discos con ranuras, unode los cuales gira. Para mayor precisiopn elinstrumento debe ser calibrado con equiposadicionales (en rojo).

Al moldesuperior

Al medidor

9 voltiosAl voltímetro

Almoldeinferior

+ -

Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas Pagina 41

CONSTRUCIONCONSTRUCIONCONSTRUCIONCONSTRUCIONCONSTRUCION

Para hacer el aparato se toman dosmoldes de acero para hacer queques yse les corta una 12 ranuras igulamenteespaciadas a 15 grados de sus basescirculares. Para hacer girar uno de losmoldes se usa un motor eléctrrico de altavelocidad, estos motores tienen unavelocidad de entre 1 000 a 7 000revoluciones por minuto (rpm), a estasvelocidades con los moldes con cortesa 15 grados, el campo de la tierra gen-era corrientes de un nanomaperio en elcable a tierra con frecuencias que varíanentre los 200 hertz (para 1 000 rpm) alos 1 400 hertz (7 000 rpm). ESta señlanse pude detectar con un simple circuitoconteniendo un ampli ficador detransductancia y un amplificador depicos. De hecho este instrumento puededetectar cambios de una milésima en elcampo del ambiente. Más aún unacomputadora analizando los datospuede ahcer seguimiento de lasfluctuaciones riva lizando a losinstrumentos profesionales.

Se usa un transportador para dibujar lasranuras, luego se asegura con prensasC los moldes a una pieza circular demadera que facilita el corte de las ranuraspor medio de una sierra caladora de estamanera obtendremos dos juegosidénticos de ranuras. Uno de los moldeses el snsor estacionario y el otro elgiratorio.

Como el motor eléctrico genera ciertas cantidades de ruido electromagnético, se deben tomarciertas precausiones. Aún el eje de metal genera energía y si se conecta el disco giratoriodirectamente se generará ruido que impedirá que el aparato funcione correctamente. Paraevitar esto se le coloca al eje un material no conductor, tal como madera o plástico, de unos 2,5cm de diámetro. Se usa un taladro de mesa para perforar con precisión un agujero en el medioexacto de la extension de madera o plástico y luego se encola el eje del motro en este agujerocon pegamento epóxico (poxilina, etc). Luego se aisla el motor montandolo coaxialmente, contornillos y arandelas de teflon, al interio y exterior de un contenedro de metal como los que seencuentran en esculas (o se puede usar una cubeta de metal). Finalmente se atrapa la mayorparte de la radiación indeseable con dos capas de malla metálica para ventanas.

Figura 2: Montaje verticalde las partes incluyendo losmoldes de queques conranuras.

TORNILLO DE TEFLON

ARANDELAS DE TEFLON

MOTOR ELECTRICO

RECIPIENTE DE METAL

MALLA METALICA

ESPACIADOR DE PLÁSTICO

EJE DE MADERA

TORNILLO DE METAL

RECIPIENTE DE METAL

MOLDE SENSOR CON 12RANURAS DE 15GRADOS

ESPACIADOR DE GOMA

CIRCUITO ELECTRONICOCUBIERTO CON MALLADE ALAMBRE

ESPACIADOR DE PVCENCOLADO AL EJE PERONO AL MOLDE

MOLDE GIRATORIO

SEGMENTO DE PVCASEGURA EL MOLDEGIRATORIO AL EJE


A continuación se corta un segundo recipiente de metal de manera que quepa en el primerrecipiente que sujeta al motor. Luego se perforan aguajeros en el medio del molde de quequeque será el sensor y un tercer molde que servirá para calibrar el instrumento. En este agujerodebe caber el eje de madera. Durante el proceso de calibración se nececita cargar el tercermolde de modo que se le fija un cable conductor. Tres pequeños espaciadores de goma losdetendrán en su lugar sin que se unan. Fija los cables con tornillos usando aisladores y perforaagujeros en la lata externa para sacar el cable por ese lugar.

El circuito debe estar conectado a la lata (recipiente) interior en un lugar directamente debajodel molde sensor. Para reducir la interferencia eléctrica, los cables que conectan el molde sen-sor al circuito deben ser lo más cortos posibles. Además se debe colocar un trozo de mallametálica alrededor del circuito. Se tiene que forzar a las seáles para que pasan por elamplificador, de manera que hay que asegurarse de que los cables de tierra son la únicaconección eléctrica ente el molde sensor y el recipiente. Se instala todo el conjunto en el interiode otro recipiente de metal usando aisladores. Luego se corta un trozo de PVC de 2,5 dediámetro interior un espaciador que 1 cm de longitud. Desliza el espaciador en el eje de maderay que descance contra el molde sensor, se encola el espaciador solo en el eje (si se lo encola enel molde sensor, el eje no girará). Finalmente se perfora un agujero en el medio del moldeinferior de manera que se lo pueda asegurar en el eje entre el espaciador y la segunda pieza detubo PVC.

Para calibrar el instrumento se necesita asegurar un cuarto molde de queque de acerocoaxialmente al extremo de una varilla de madera y un molde para pizzas (para evitar el campoeléctrico de la Tierra) en el otro extremo. Se inserta este implemento dentro del emsamble derecipientes de metal.

Figura 3: Circuito conteniendo unamplificador de transconductancia yun detector de picos.

AMPLIFICADOR DETECTOR DE PICOS

MOLDEDETECTOR

CONECTARDIRECTAMENTE ALRECIPIENTE DE LOSINSTRUMENTOS

FUENTE DE ALIMENTACION

BAJASENSIBILIDADMEDIASENSIBILIDADALTASENSIBILIDAD


Un voltaje entre los moldes superior e inferior crea un campo que se aproxima al de la Tierra.Con dos centímetros de separación entre estos moldes, una diferencia de 2 voltios crea 100voltios por metro en el interior del instrumento. Se puede calibrar este instrumento en laparte baja de su escala con una bateria de nueve voltios y un reóstato. Para simular el campogenerado por una tormenta eléctrica se requiere un voltaje de 200 voltios, pero se debe teneren cuenta que ester voltaje puede matar.

Se usa el instrumento en el exterior, alejado de los edificios y colocado sobre un poste de maderao cualquier aislante en forma de anillo. De cualquier forma hay que asegurarse que la apaerturainferior del aparato no tenga ninguna obstrucción hacia el suelo. Si se lleva la señal hasta unacasa con un cable coaxial, se podrá monitorear confortablemente el campo en todo tipo declima


GENERADORGENERADORGENERADORGENERADORGENERADORDEDEDEDEDE

KELVIN KELVIN KELVIN KELVIN KELVIN

Sifón Recipiente deagua

Grampaajustable demadera

Chorros alternoshechos al presionarun tubo de cobrede 1/4 sobre unclavo

Lámparade Neón

Bloques de plástico oplastoform

Tubos de metal

Soldadura

Soldadura

Alambregrueso

Espacio para lachsipa


Este es el generador electrostático de Lord Kelvin de “gota de agua” . La primitiva máquinaelectrostática en la cual se basa el moderno generador Van de Graaff. Ambas máquinastransforman la energía mecánica en eléctrica, empleando la fuerza mecánica para separar cargaseléctricas de signos opuestos y empujra las cargas iguales en forma conjunta. En otras palabrasse hace un trabajo para evitar la repulsión mutua de cargas iguales.La diferencia de potencialen las terminales de las máquinas se incrementa por estos medios.Lord Kelvin logró el mismo resultado que la máquinavan de graff hace más de un siglo suspendiendo aguade un recipiente (produciendo trabajo) y permitiendoque caiga en forma de gotas a través de conductoresarreglados de tal forma que las gotas actuaban comoportadores de carga. Este aparato puede generarsuficiente voltaje como para encender un foco de neón.

COMO SE CONSTRUYE

El reservorio de agua es una lata de leche en polvodesechada y los colectores latas de jugo de naranja.Estos colectores deben estar colocados sobreaislantes tales como bloques de plástico, plastoform,etc. Un trozo de alambre grueso se suelda a cada latay a los extremos de cada alambre un trozo de tubo demetal de 2,5 cm de diámetro. Estos tubos se encuentranauna altura de más o menos 7 cm de las latas.

Un pequeño foco de neón se suelda a uno de losalambres en un punto donde ambos alambres secruzan, ver los dibujos. Se deja un espacio para quesalte una chispa entre la otra pata del foco neón y elsegundo alambre.

Se usa un tubo de goma o de plástico para hacer caerel agua desde el recipiente principal por medio delefecto sifón. Se coloca en el extremo del tubo queingresa al reservorio una tuerca para que tenga peso yno se salga de la lata.

Se usa una pinza de madera para ropa y se le coloca un tornillo con su tuerca que nos permitiráhacer ajustes a la velocidad en que el agua cae.

Se usan tubos de vidrio o de cobre en forma de T con picos delgados en los extremos. Estos sedeben colocar justo en el centro de los tubos cortos conectados a los alambres. Si no sedispone de tubos de vidrio se puden usar tubos de cobre. Para hacer los picos simplemente secoloca en los extremos de los tubos un clavito y se aplana el resto con un martillo.

En caso de que no se disponga de ninguno se pude ehacer un dispositivo como el que semuestra en la figura, con tubos de plastico como los que se venden para inyectar suero en loshospitales. Inclusive se puden usar los dispositivos para controlar el flujo que vienen en esos kitspara controlar el flujo de agua.

Tubo transparente deplástico para acuario

Agujeroen laMadera

Cerca de7cm


El flujo de agua se ajusta de manera que el el chorro rompa en pequeñas gotas dentro de lostubos. Una vez que se ha hecho esto, la máquina comienza a trabajar. El máximo voltaje generadoestá limitado por el eapcio que hay entre la patita del foco de neón y el alambre conductor queune el tubo con la lata inferior. Si se colocan ambos muy cerca ocurren frecuentes chispasacompañadas por destellos débiles del foco neón. Con una separación mayor las descrgasson menos frecuentes pero el foco brilla más. Si la separación es mayor a 1 cm, las fuerzaseléctricas alterarán el camino de las gotas. En vez de caer verticalmente, virarán hacia la lataopuesta. Esto hace que se formen interesantes formas en las gotas y se forma un fino espray,pero al mojarse el conjunto, el aparato deja de funcionar porque es muy sensible a la humedad.

COMO FUNCIONA

Una vez que el aparato empieza continúa trabajando porque es eléctricamente inestable.Asumamos que al principio la lata de la derecha está cargada positivamente un poco más quela de la izquierda. El tubo de la izquierda tendrá el potencial de la lata derecha y viceversa. Lascargas negativas (presentes en forma natural en el agua) serán atraídas en el chorro de aguadel tubo izquierdo positivamete cargado. Al romperse el chorro, las cargas negativas sonatrapadas en la gotas y alejadas (por gravedad) del tubo que las atrae y hacia la lata cargadanegatívamente en contra de la fuerza de repulsión electrostática. Por tanto la carga en la lata dela izquierda se vuelve cada vez más negativa (se guarda carga eléctrica así como agua en lalata). Un mecanismo idéntico ocurre en el otro lado del aparato, donde la carga que se acumulaes de signo opuesto. La diferencia de potencial se incrementa sin límite de no ser por las fugasdel sistema.


LO BASICO

No se pretende dar una clase de electrónica; la bobina tesla usa una condición de resonanciapara incrementar, digamos, unos 10 000 voltios a 1 millón de voltios. Lo interesante de todo esque el voltaje de salida no depende de la cantidad de alambre del secundario, tal como lostransformadores convencionales. Esta condición de resonancia es como empujar a un niño enun columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada véz más alto. Elcircuito tanque del inductor primario y el capacitor resuena a una frecuencia fija dependiendode los valores de capactitancia e inductancia. Para que las cosas funcionen el oprimario tieneuna gran capacitancia y una pequeña inductancia. Para que se tenga la misma frecuencia,nuestro secundario tiene una pequeña capacitancia (el toroide) y una gran inductancia (bobina).Para complicar un poco más la idea, se provee el voltaje a la bobina primaria a la mismafrecuencia de resonancia. El voltaje de alta frecuencia se logra cargando un capacitor hastaque llega a un voltaje que rompe a través del aire por un par de terminales. La distancia entre losterminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta. Abajo se puede ver un diagramadel circuito.

La entrada es de 220 V CA y el Tr1 da unos 10 000 V a varios mA. S.G. son terminales deseguridad en los que salta una chispa, L1 y L2 son chokes de alta frecuencia, g1 son los terminalesde chispa, C1 es el banco de capacitores primario y L3 es el inductor primario. L4 es la bobinasecundaria y Trm1 es el toroide o capacitor secundario.

BOBINA TESLABOBINA TESLABOBINA TESLABOBINA TESLABOBINA TESLAEsta bobina tesla se hace con materiales quepodemos encontrar alrededor de la casa o eltal ler. No requiere muchos materia les niherramientas, pero si mucha paciencia. Cuandome refiero a “materiales en el taller” yo mesupongo que los que leen esto son como yo, queguardo todos los aparatos quemados ydescartados en un cuarto especial de los“tesoros”.

FUENTE DE PODER

Transformador de letreros de neón

La f uente de porder es untransformador para letreros de neón de5,000-10,000 V y 30-100 mA.

Fuente de poder Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas Página 48

Capacitor de Descarga

Capacitores para Televisores de alto Voltage

Los capacitores son muy importantes porque se usan altosvolatjes. Recominedo que se usen capacitores detelevisores. Es posible que de vez en cuando alguno deellos se queme entre humo y ruido.

Spark Gap

Se necesita: Tornillos y tercas de 1/4"

Para que la bobina tesla funcione apropiadamente losterminales de arco deben ser hechos lo mejor posible. Elmetodo más simple consiste de dos tornillos tal como se veen la foto. De esta manera la distancia entre ellos se puedeir ajustando. El problema es muy simple: una vez que el aireentre los tornillos se ha ionizado con el arco voltaico que seproduce, la resistencia en el aires se reduce por el incre-mento en la temperatura, por tanto la frecuencia varía mucho.Para evitar esto se debe hacer el “quench” es decir enfriarla chispa. Una forma es tener una docena de terminales, osoplar aire comprimido, etc. Me parece que lo más simplees usar el dispositivo que se muestra arriba.

BOBINA PRIMARIA

Tapa de una Lámpara de MesaSe usa parte de una lámpara de mesacolocada al revés y se envuelve sobre ésta unalambre de cobre recubierto de plástico. Sesan 8 metrso de alambre de cobre No. 12 o14 enrrollado tal como se ev en la foto.

BOBINA SECUNDARIA

Para hacer la bobina secundaria se debe usarun tubo de plástico de PVC o incluso un tubode cartón de 4 pulgadas de diámetro com 1metro de longitud, alambre esmaltado No #22,#24 o #26. Deben enrrollarse unas 2 00 espirasdel alambre esmaltado en el tubo, dejandounos 5 cm en cada extremo del tubo.

Conectando el Secundario a Tierra

No se conecta a la tierra regular de la casa,sino que se usa un objeto de metal losuficientemente grande como un mueble

Capacitores de descarga

Spark gap

Bobina primaria


Toroide

Se necesita: 2 Platos de acero ode aluminio

El toroide incrementa la capacitanciade la bobina secundaria. Funcionaasí: el volatej de la bobina secundariaes tan alto que se necesita solamenteuna superificie conductora, eltoroide!! El aislamiento (dieléctrico)es el aire y la otra “placa” es la tierra.

Bobinas “Chokes”

Se necesita: Tubos de bolígrafo yAlambre esmaltado

Para evitar que los pulsos de altafrecuencia creados por la chispamalogren la fuente de poder seinsta lan estos fi lt ros de a ltafrecuencia. Los chokes son simplesinductores y los hicimos de loscuerpos de bolígrafos descartados.El alambre esmaltado es del número16 o cualquier otro que se tenga amano. Se envuelven unas 50 espiras.

De esta forma ya tenemos nuestrabobina tesla lista.

Bobinasecundaria

Toroide

Bobinas “chokes”


fisica - cienciafacil.com · ... flash, etc dejamos que ol ... manera que es bastante seguro para...

Documents