Componentes de La Resina

COMPONENTES DE LA RESINA: Los composites o resinas compuestas son materiales sintéticos que están mezclados heterogéneamente y que forman un compuesto, como su nombre indica, están compuestos por moléculas de elementos variados. Estos componentes pueden ser de dos tipos: los de cohesión y los de refuerzo. Los componentes de cohesión e nvuelven y unen los componentes de refuerzo (o simplemente refuerzos) manteniendo la rigidez y la posición de éstos. Los refuerzos confieren unas propiedades físicas al conjunto tal que mejoran las propiedades de cohesión y rigidez. Así, esta combinación de materiales le da al co mpuesto unas propiedades mecánicas notablemente superiores a las materia s primas del que procede. Tales moléculas suelen formar estructuras muy resistentes y livianas, por este mo tivo se utilizan desde mediados del siglo XX en los más variados campos: aeronáutica, fabricación de prótesis, astro y cosmonáutica, ingeniería naval, ingeniería civil, artículos de campismo, etc El adobe, formado por arcilla y paja, es el composite más antiguo que conocemos y que hasta hace poco era utilizado en la construcción de viviendas. Macroscópicamente la arcilla (cohesión) se distingue de la paja (refuerzo) pero la mezcla heterogénea tienen unas propiedades mecánicas mejores de sus respectivos componentes individuales. Otro ejemplo claro lo podemos encontrar en los cimientos de los edificios: hormigón reforzado con una matriz de acero corrugado (red de alambre), alambre), los innovadores cimientos de goma y muelles de Japón para amortiguar los terremotos (aislamiento sísmico). sísmico). Los composites se utilizan en la industria aeroespacial y aeronáutica para aligerar el peso de la estructura y revestimiento de satélites, transbordadores y aviones. Contenido 

1 Fabricación de composites



2 Composites en Bicicletas



3 Composites en odontología



4 Composición



5 Véase también

Fabricación de composites Existe un amplio abanico de industrias que se dedican a la fabricación de composites:  





Hay composites que se usan para el empastado y remodelación de dientes. Los tubos de lanzagranadas y de mortero en el ámbito militar o los mástiles de regatas están hecho de fibras de hilo urdido en diagonal embebidas en una r esina termoestable. La cubierta de las ruedas de cualquier vehículo, los maguitos (o tubos) del circuito de agua de unmotor unmotor de combustión interna refrigerado por agua, están hechos de caucho reforzado de fibras. La carpenta y revestimiento de aviones, helicópteros, cohetes espaciales están formados por cajones y paneles de fibra de vidrio o fibra de carbono.



La fabricación de grandes recipientes de plástico en los que se envuelven con fibra.



Materiales de construcción: agregados de áridos, asfato, cerámicas y cementos.

Composites en Bicicletas Un composite de fibra y carbono llamado Sílex, de alta resistencia al esfuerzo mecánico y a la intemperie, desarrollado por MOBICCI, ha destacado su utilización en la producción de bicicletas con diseños totalmente futuristas y ha llevado a la bicicleta hasta convertirla como el transporte personal más eficiente, dinámico, ergonómico, aerodinámico y súper resistente del mundo.

Composites en odontología

Diente reparado con composite. Se utilizan en odontología para obturar dientes. A diferencia de la amalgama de plata, que necesita tener unas cavidades especiales (cavidades de Black) para su obturación, el composite se adhiere micromecánicamente a la superficie del diente sin depender de la cavidad. Las resinas co mpuestas están formadas por un componente orgánicopolimérico llamado matriz, y un componente inorgánico mineral de relleno. La primera resina compuesta, sintetizada en 1962 por Ray Bowen estaba formada por bisfenol glicidil como matriz orgánica y cuarzo como relleno inorgánico. Una de las grandes ventajas de los composites es que permiten diversos colores, que emulan la coloración de las piezas. Composición Matriz orgánica: BIS GMA: bisfenol glicidil metacrilato, tiene un alto peso molecular, es muy viscoso por lo que es difícil su manipulación, su estructura química tiene dos enlaces reactivos en ambos extremos de la molécula. UDMA: uretano de metacrilato, fue descubierto por Forter y Walkeu en 1974. Se diferencia del anterior en que tiene mejor viscosidad y rigidez y mayor contracción depolimerización. Monomeros: Son partículas de bajo peso molecular, también llamados controladores de viscosidad. Relleno inorgánico: En toda resina compuesta la parte orgánica dará las propiedades negativas y la parte d e relleno inorgánico las propiedades positivas. Los minerales más utilizados en la actualidad para el relleno inorgánico son: cuarzo, zirconita y los silicatos de aluminio. Otros componentes: podemos mencionar Agentes de unión: son los silanos. Iniciadores-activadores: Puede ser por medio de una reacción quí mica usando peróxido de benzoilo y aminas terciarias o por reacción foto-química, por fotopolimerización, usando canforquinona y aminas terciarias. El enlace covalente

El enlace covalente consiste en el compartimiento de pares de electrones por dos átomos, dando lu gar a moléculas y puede ser polar o no polar.

El enlace covalente puede dar lugar a compuestos sólidos c ristalinos de malla rígida tridimensional que une a cada uno de los átomos con todos los demás, en los que la totalidad del cristal es una sola molécula (p. ej., el cuarzo y el diamante), o bien a moléculas discretas que, en estado sólido, están unidas por fuerzas intermoleculares y reciben el nombre de cristales moleculares. Estos compuestos, en cualquiera de los estados de agregación, están formados por las mismas moléculas y sólo se diferencian en l a ordenación de éstas. El modelo de enlace entre iones no se puede utilizar para explicar la unión entre cualquier pareja de átomos. Si dos átomos son iguales, no existe ninguna razón que justifique que uno de estos átomos se transforme en ión. Para justificar estas situaciones se utiliza otro modelo de enlace. Cuando los átomos que forman un enlace comparten sus electrones con la finalidad de cumplir con la regla de los ocho, se forma un enlace. El tipo de enlace que se obs erva en la molécula de hidrógeno y en otras moléculas en que los electrones son compartidos por los dos núcleos se llama enlace covalente. En la molécula de H2 los electrones residen pri ncipalmente en el espacio entre los núcleos en donde son atraídos de manera simultánea por ambos protones. El aumento de fuerzas de atracción en esta zona provoca la formación de la molécula de H2 a partir de dos átomos de hidrógeno separados. La formación de un enlace entre l os átomos de hidrógeno implica que la molécula H2O es más estable por determinada cantidad de energía, que dos átomos separados (energía de enlace). Otros tipos de enlaces covalentes entre los átomos

Hasta el momento se han considerado dos tipos de e nlace extremos. En el enlace iónico, los átomos que participan son tan distintos que ganan o pierden uno o más electrones para formar iones con carga o puesta. El enlace se debe a las atracciones entre los iones. En el enlace covalente dos átomos idénticos comparten electro nes de manera igual. La formación del enlace se debe a la atracción mutua de los dos núcleos hacia los electrones compartidos. Entre estos extremos se encuentran casos intermedios en los cuales los átomos no son tan distintos que ganen o pierdan electrones en su totalidad, pero son bastante distintos para que haya un compartimento desigual de electrones y se forme lo que se conoce como enlace covalente polar. La mo lécula de fluoruro de hidrógeno (HF) contiene este ti po de enlace en el cual existe la siguiente distribución de carga: Enlace covalente multiple

Hasta ahora hemos analizado la formación de enlaces sencillos, es decir aquellos en que se comparten un solo par de electrones entre los átomos, como en el hi drógeno. Alguno elementos del sistema periódico tienen la particularidad de poder establecer uniones covalentes en las que se co mparten varios electrones formándose enlaces covalentes múltiples. Este es el caso, por ejemplo, de las mo léculas de oxígeno y nitrógeno. En efecto, el oxígeno es un elemento que se encuentra en la sexta columna del sistema periódico por lo que tiene sei s electrones de valencia y le falt an dos para completar el octeto. Enlace covalente coordinado

Cuando el par de electrones compartidos pertenece solo a uno de los átomos se presenta un enlace covalente coordinado o dativo. El átomo que aporta el par de electrones se llama donador y el que los recibe receptor o aceptor. El donador será siempre el elemento menos electronegativo, tal como se muestra en el ejemplo entre el oxígeno y el azufre, que puede dar lugar a las mo léculas correspondientes a distintos óxidos de azufre. Este enlace una vez formado no se diferencia para nada del enlace covalente normal. Sin embargo debido a cómo se origina se le puede denominar enlace covalente dativo o coordinado. Conviene tener en cuenta que no siempre las moléculas que teóricamente se podrían formar utilizando este tipo de enlace, existen en la realidad, ya que en ello intervienen también otros factores que aquí no hemos tenido en cuenta, como por ejemplo, el tamaño de los átomos que van a enlazarse y la propia geometría o forma de las moléculas.

Conductividad del enlace covalente

La falta de conductividad en estas sustancias se puede explicar porque los electrones de enlace est án fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados. La misma explicación se puede dar para las disoluciones de estas sustancias en disolventes del tipo del benceno, donde se encuentran las moléculas individuales si n carga neta moviéndose en la disolución. Dada la elevada energía necesaria para romper un enlace covalente, es de esperar un elevado punto de fusión cuando los átomos unidos extiendan sus enlaces en las tres direc ciones del espacio como sucede en el diamante; no obstante, cuando el número de enlaces es limitado como sucede en la mayor parte de las sustancias (oxígeno, hidrógeno, amoníaco, etc.) con enlaces covalentes, al quedar saturados los átomos enlazados en la molécula, la interacción entre moléculas que se tratará más adelante, será débil, lo que j ustifica que con frecuencia estas sustancias se encuentren en estado gaseoso a temperatura y presión ordinarias y que sus puntos de fu sión y ebullición sean bajos. Enlace iónico

El sodio y el cloro uniéndose iónicamente para formar cloruro de sodio. En química, el enlace iónico es la unión que resulta de la presencia de fuerzas de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir uno fu ertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo (alta afinidad electrónica). Así pues se da cuando en el enlace uno de los átomos capta electrones del otro. Dado que los elementos implicados tiene elevadas difer encias de electronegatividad, este enlace suele darse entre un compuesto metálico y uno no metálico. Se produce una transferencia electrónica total de un átomo a otro formandose iones de diferente signo. El metal dona uno o más electrones formando iones con carga positiva o cationes con una configuración electrónica estable. Estos electrones luego ingresan en el no metal, originando un ion cargado negativamente o anión, que también tiene configuración electrónica estable. Son estbles pues ambos, según laregla del octeto adquieren 8 electrones en su capa mas exterior. La atracció n electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto. Los compuestos iónicos forman redes cristalinas constituidas por iones de carga opuesta unidos por fuerzas electrostáticas. Este tipo de atracción determina las propiedades observadas. Si la atracción electrostática es fuerte, se forman sólidos cristalinos de elevado punto de fusión e insolubles en agua; si la atracción es menor, como en el caso del NaCl, el punto de fusión también es menor y, en general, son solubles en agua e insolubles en líquidosapolares como el 1 benceno. Definición

Se denomina enlace iónico al enlace químico de dos o más átomos cuando éstos tienen una diferencia de electronegatividad de 1,7 ó mayor. Este tipo de enlace fue propuesto por W. Kossel en 1916.

En una unión de dos átomos por enlace iónico, un electrón abandona el átomo menos electronegativo y pasa a formar parte de la nube electrónica del más electronegativo. Elcloruro de sodio (la sal común) es un ejemplo de enlace iónico: en él se combinan sodio y cloro, perdiendo el primero un electrón que es capturado por el segundo: +

-

NaCl → Na Cl

De esta manera se forman dos iones de carga contraria: uncatión (de carga positiva) y un anión (de carga negativa). La diferencia entre las cargas de los iones provoca entonces una fuerza de interacción electromagnética entre los átomos que los mantiene unidos. El enlace iónico es la unión en la que los elementos involucrados aceptarán o perderán electrones. En la solución, los enlaces iónicos pueden romperse y se considera entonces que los iones están disociados. Es por eso + que una solución fisiológica de cloruro de sodio y agua se marca como "Na + Cl " mientras que los cristales de clo ruro de + sodio se marcan "Na Cl " o simplemente "NaCl". Características

Enlace iónico en el NaCl. Algunas características de los compuestos formados por este tipo de enlace son: 

Son sólidos de estructura cristalina en el sistema cúbico.



Altos puntos de fusión y ebullición.



Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII.



Son solubles en disolventes polares y aun así es muy baja.



Una vez fundidos o en solución acuosa, sí conducen la electricidad.



En estado sólido no conducen la electricidad. Si utiliz amos un bloque desal como parte de un circuito en lugar del cable, el circuito no funcionará. Así tampoco funcionará una bombilla si utilizamos como parte de un circuito un cubo de agua, pero si disolvemos sal en abundancia en dicho cubo, la bombilla, del extraño circuito, se encenderá . Esto se debe a que los iones disueltos de la sal son capaces de acudir al polo opuesto (a su signo) de la pila del circuito y por ello este funciona.

Clasificación

Los iones se clasifican en dos tipos: a) Anión: Es un ión con carga negativa, lo que significa que los átomos que lo conforman tienen un exceso de electrones. Comúnmente los aniones están formados por no metales, aunque hay ciertos aniones formados por metales y no metales. Los aniones más conocidos son (el número entre paréntesis indica la carga):



F(-) fluoruro.



Cl(-) cloruro.



Br(-) bromuro.



I(-) yoduro.



S(2-) sulfuro.



SO4(2-) sulfato.



NO3(-) nitrato.



PO4(3-) fosfato.



ClO(-) hipoclorito.



ClO2(-) clorito.



ClO3(-) clorato.



ClO4(-) perclorato.



CO3(2-) carbonato.



BO3(3-) borato.



MnO4(-) permanganato.



CrO4(2-) cromato.



Cr2O7(2-) dicromato.

b) Catión: Al contrario que los aniones, los cationes son especies químicas con déficit de el ectrones, lo que les otorga una carga eléctrica positiva. Los más comunes son for mados a partir de metales, pero hay ciertos cationes formados con no metales. 

Na(+) sodio.



K(+) potasio.



Ca(2+) calcio.



Ba(2+) bario.



Mg(2+) magnesio.



Al(3+) aluminio.



Pb(2+) plomo(II) ó plumboso.



Zn(2+) zinc (ó cinc).



Fe(2+) hierro(II) ó ferroso.



Fe(3+) hierro(III) ó férrico.



Cu(+) cobre(I) ó cuproso (aunque en verdad, este ión es Cu2(2+)).



Cu(2+) cobre(II) ó cúprico.



Hg(+) mercurio(I) ó mercurioso (aunque en verdad, este ión es Hg2(2+)).



Hg(2+) mercurio(II) ó mercúrico.



Ag(+) plata.



Cr(3+) cromo(III).



Mn(2+) manganeso(II).



Co(2+) cobalto(II) ó cobaltoso.



Co(3+) cobalto(III) ó cobáltico.



Ni(2+) níquel(II) ó niqueloso.



Ni(3+) níquel(III) ó niquélico.



NH4(+) amonio.



NO2(+) nitronio.



H3O(+) hidronio.

Radiación electromagnética

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de o tros tipos de onda, como el sonido, que

necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en elvacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo. Contenido



1 Ecuaciones de Maxwell



2 Dualidad onda-corpúsculo



3 Espectro electromagnético



4 Fenómenos asociados a la radiación electromagnética 4.1 Interacción entre radiación electromagnética y conductores o o 4.2 Estudios mediante análisis del espectro electromagnético 4.3 Penetración de la radiación electromagnética o 4.4 Refracción o 4.5 Dispersión o

Ecuaciones de Maxwell ]

Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas Ecuaciones de Maxwell , de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico. Se puede visualizar la radiación electromagnética como dos campos que se generan mutuamente, por lo que no necesitan de ningún m edio material para propagarse. Lasecuaciones de Maxwell también predicen la velocidad de propagación en el vacío (que se representa c, por la velocidad de la luz, con un valor de 299.792.458 m/s), y su dirección de propagación (perpendicular a las oscilaciones del campo eléctrico y magnético que, a su vez, son perpendiculares entre sí). Dualidad onda-corpúsculo Dependiendo del fenómeno estudiado, la radiación electromagnética se puede considerar no como una serie de ondas sino como un chorro o flujo de partículas, llamadas fotones. Esta dualidad onda-corpúsculo hace que cadafotón tenga una energía directamente proporcional a la frecuencia de la onda asociada, dada por la relación d e Planck:

donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y ν es la frecuencia de la onda. Valor de la constante de Planck 

Así mismo, considerando la radiación electromagnética como o nda, la longitud de ondaλ y la frecuencia de oscilación ν están relacionadas por una constante, la velocidad de la luz en el medio (c en el vacío):

A mayor longitud de onda menor frecuencia (y menor energía según la relación de Plank).

Espectro electromagnético

Atendiendo a su longitud de onda, la radiación electromagnética recibe diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma (con una longitud de onda del orden de picómetros) hasta las ondas de radio (longitudes de onda del orden de kilómetros), pasando por el espectro visible (cuya longitud de onda está en el ra ngo de las décimas de micrómetro). El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el espectro electromagnético. El espectro visible es un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda correspondiente al colorvioleta (aproximadamente 400 nanómetros) hasta la longitud de onda correspondiente al color rojo (aproximadamente 700 nm). En telecomunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas: Clasificación de las ondas en telecomunicaciones

Sigla

Rango

Denominación

Empleo

VLF

10 kHz a 30 kHz

Muy baja frecuencia

Radio gran alcance

LF

30 kHz a 300 kHz

Baja frecuencia

Radio, navegación

MF

300 kHz a 3 MHz

Frecuencia media

Radio de onda media

HF

3 MHz a 30 MHz

Alta frecuencia

Radio de onda corta

VHF 30 MHz a 300 MHz Muy alta frecuencia

UHF

300 MHz a 3 GHz

SHF

3 GHz a 30 GHz

EHF

TV, radio

Ultra alta frecuencia TV, radar, telefonía móvil

Super alta frecuecia

Radar

30 GHz a 300 GHz Extra alta frecuencia

Radar

Fenómenos asociados a la radiación electromagnética Interacción entre radiación electromagnética y conductores

Cuando un alambre o cualquier objeto conductor, tal como una antena, conduce corriente alterna, la radiación electromagnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente. De forma similar, cuando una radiación electromagnética incide en unconductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen, generándose de esta forma una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas, que pueden act uar como emisores o receptores de ra diación electromagnética.

Estudios mediante análisis del espectro electromagnético

Se puede obtener mucha información acerca de las propiedades físicas de un objeto a través del est udio de su espectro electromagnético, ya sea por la luz emitida (radiación de cuerpo negro) o absorbida por él. Esto es la espectroscopia y se usa ampliamente en astrofísica. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno tienen una frecuencia natural de oscilación, por lo que emiten ondas de radio, las cuales tie ne una longitud de onda de 21,12 c m. Penetración de la radiación electromagnética

En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no atravesar medios conductores. Esta es la razón por la cual las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los tel éfonos móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal. Sin embargo, como la energía ni se transforma, cuando una onda electromagnética c hoca con un conductor pueden suceder dos cosas. La primera es que se transformen encalor: este efecto tiene aplicación en los hornos de microondas. La segunda es que se reflejen en la superficie del conductor (como en un espejo). Refracción

La velocidad de propagación de la radiación electromagnética en el vacío esc. La teoría electromagnética establece que:

siendo ε0 y μ0 la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del vacío respectivamente. En un medio material la permitividad eléctrica ε tiene un valor diferente a ε0. Lo mismo ocurre con la permeabilidad magnética μ y, por tanto, la velocidad de la luz en ese medio v será diferente a c. La velocidad de propagación de la luz en medios diferentes al vacío es siempre inferior a c. Cuando la luz cambia de medio experimenta una desviación que depende del ángulo con que incide en la superficie que separa ambos medios. Se habla, entonces, de ángulo incidente y ángulo de transmisión. Este fenómeno, denominado refracción, es claramente apreciable en la desviación de los haces de luz que inciden en el agua. La velocidad de la luz en un medio se puede calcular a partir de s u permitividad eléctrica y de su permeabilidad magnética de la siguiente manera:

La permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética de un medio diferente del vacío dependen, además de la naturaleza del medio, de la longitud de onda de la radiación. De esto se desprende que la v elocidad de propagación de la radiación electromagnética en un medio depende también de l a longitud de onda de dicha radiación. Por tanto, la desviación de un rayo de luz al ca mbiar de medio será diferente para cada color (para cada longitud de onda). El ejemplo más claro es el de un haz de luz blanca que se "descompone" en colores al pasar por un prisma. La luz blanca es realmente la suma de haces de luz de distintas longitudes de onda, que son desviadas de manera diferente. Este fenómeno se llama dispersión. Es el causante de la aberración cromática, el halo de colores que se puede apreciar alrededor de los objetos al observarlos con instrumentos que utilizan lentes como prismáticos o telescopios.

El generador de Van der Graff , GVG, es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En r ealidad es un electróforo de funcionamiento continuo.Se basa en los fenómenos de electrización por contacto y en la inducción de carga. Este efecto es creado por un campo intenso y se asocia a la alta densidad de carga en las puntas.

El primer generador electrostático fue construido por Robert Jamison Van der Graff en el año 1931 y desde entonces no

sufrió modificaciones sustanciales.

Existen dos modelos básicos de generador: 



el que origina la ionización del air e situado en su parte inferior, fr ente a la correa, con un generador externo de voltaje (un aparato diferente conectado a la red eléctrica y que crea un gra n voltaje) el que se basa en el efecto de electrización por contacto. En este modelo el motor externo sólo se emplea para mover la correa y la electrización se produce por contacto. Podemos moverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor.

Nosotros vamos a construir y a estudiar uno de este último tipo, que co incide con los generadores didácticos que existen en los centros docentes. En los dos modelos las cargas creadas se depositan sobre la correa y son transportadas hasta la parte interna de la cúpula donde, por efecto Faraday, se desplazan hasta la parte externa de la esfera que puede seguir ganando más y más hasta conseguir una gran carga. Descripción

Consta de: 1.- Una esfera metálica hueca en la parte superior. 2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de la izquierda, pero que es necesaria para soportar el montaje. 3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y el inferior movido por un motor conectado a su eje. 4.- Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a tierra y el superior al interior de la esfera. 5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes de carbono que la harían conductora). 6.- Un motor eléctrico montado sobre una base aislante cuyo eje también es el eje del cilindro inferior. En lugar del motor se puede poner un engranaje con manivela para mover todo a mano.

Funcionamiento Una correa transporta la carga eléctrica que se forma en la ionización del air e por el efecto de las puntas del peine

inferior y la deja en la parte interna de la esfera superior. Veamos el funcionamiento de uno didáctico construido con un rodillo inferior recubierto de moqueta de fibra y el rodillo superior hecho de metal. El rodillo inferior está fuertemente electrizado (+), por el contacto y separación (no es un fenómeno de rozamiento) con la superficie interna de la correa de caucho. Se electriza con un tipo de carga que depende del material de que está hecho y del material de la correa. Ver escala triboeléctrica. El rodillo induce cargas eléctricas opuestas a la s suyas en las puntas del “peine” metálico.

El intenso campo eléctrico que se establece ent re el rodillo y las pu ntas del “peine” situadas a unos milímetros de la banda, ioniza el aire. Los electrones del peine no abandonan el metal pero el fuerte campo creado arranca electrones al aire convirtiéndolo en plasma. El aire ionizado forma un plasma conductor -efecto Corona- y al ser repelido por las puntas se convierte en viento eléctrico negativo. El aire se vuelve conductor, los electrones golpean otras moléculas, las ionizan, y son repelidas por las puntas acabando por depositarse sobre la superficie externa de la correa .

Las cargas eléctricas negativas (moléculas de aire con carga negativa) adheridas a la superficie externa de la correa se desplazan hacia arriba. Frente a las puntas inferiores el proc eso se repite y el suministro de carga está garantizado. La carga del rodillo inferior es muy intensa porque la carga que se forma al rozar queda acumulada y no se retira, mientras que las cargas depositadas en la cara externa d e la correa se distribuyen en toda la superficie, cubriéndola a medida que va pasando frente al rodillo. La densidad superficial de carga en la correa es muc ho menor que sobre el rodillo. Por la cara interna de la correa van c argas opuestas a las del cilindro, pero estas no intervienen en los procesos de carga de la esfera. Recuerda que la correa no es conductora y la carga depositada sobre ella no se mueve sobre su superficie. Parte superior Supongamos que nuestro generador tiene un rodillo de t eflón que se carga negativamente por cont acto con la correa. Este rodillo repele los electrones que llegan por la cara externa de la correa. El peine situado a unos milímetros frente a la correa tiene un campo eléctrico inducido por la carga del cili ndro y de valor intenso por efecto de las puntas. Las puntas del peine se vuelven positivas y las cargas negativas se van hacia e l interior de la esfera.

Un generador de Van der Graff no funciona en el vacío. La eficacia depende de los materiales de los rodillos y de la correa. El generador puede lograr una carga más alta de la esfera si el rodill o superior se carga negativamente e i nduce en el peine cargas positivas que crean un fuerte campo frente a él y contribuyen a que las cargas negativas se vayan hacia la parte interna de la esfera.

El campo creado en el “peine” por efecto de las puntas ioniza el aire y lo transforma en plasma con electrones libres chocando con moléculas de aire. Las partículas de aire cargadas positivamente se alejan d e las puntas (viento eléctrico positivo). Las cargas positivas neutralizan la carga de la correa al chocar con ella. La correa da la vuelta por arriba y baja descargada. El efecto es que las partículas de aire cargadas negativamente se van al peine y le ceden el electrón que pasa al interior de la esfera metálica de la cúpula que adquiere carga negativa.

Por el efecto Faraday (que explica el por qué se carga tan bien una esfera hueca) toda la carga pasa a la esfera y se repele situándose en la cara externa. Gracias a esto la esfera sigue c argándose hasta adquirir un gran potencial y la carga pasa del peine al interior.

Principios en que se basa el GVG

 



Electrización por frotamiento -triboelectricidad-(ver electróforo). Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga a una esfera tocando en su interior, toda la carga pasa a la esfera porque las cargas de i gual signo sobre la esfera se repel en y pasan a la superficie externa. No ocurre l o mismo si tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) t ocando en su cara exterior con un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga. Inducción de carga. Efecto de las puntas: ionización.

Trucos para afinar su funcionamiento Los rodillos y la correa son el alma del generador de Van der Graff y deben ser de los materiales mas adecuados (más separados en la escala triboeléctrica). Según la combinación de materiales con que se hagan los rodillos inferior, correa y rodillo superior, la esfera se cargará negativa o positivamente. Si el inferior es de aluminio, el superior de plástico y la c orrea de caucho sin grafito, la esfera se car gará positivamente. Razónalo observando las cargas que se inducen según la e scala triboeléctrica. Los rodillos deben ser más anchos por el centro que por los lados (abombados) para que la presión sobre la correa elástica descienda del centro a los l ados y haga que esta no escape al girar. La correa debe ser lo más fina po sible para que su propia masa no la abombe al girar y la fuerza centrípeta o riginada no la impulse hacia los lados haciéndola oscilar. La cinta debe ser de color claro porque las oscuras tienen carbono y esto las hace c onductoras y no aislantes.