La bola electrostática que a menudo se muestra en la Exposición de Ciencias, la que hace que tu cabeza explote cuando la tocas, ¿es así como se carga de electricidad la bola grande?

Esa bola electrostática debería llamarse generador de Van de Graaff, también conocido como acelerador de Van de Graaff. Es un dispositivo que se utiliza para generar alto voltaje electrostático. El generador Van de Graaff transfiere la carga electrostática generada a la superficie de una esfera metálica hueca a través de una cinta transportadora. Es muy fácil obtener voltajes muy altos con los generadores Van de Graaff, y los generadores Van de Graaff modernos tienen potenciales de hasta 5 millones de voltios.

Podemos pararnos sobre una silla aislada y presionar con las manos la cubierta metálica esférica del generador. Dado que el cuerpo humano también puede conducir electricidad, cuando se pone en marcha el generador, la carga se transfiere a nuestro cuerpo. Y como las cargas del cabello se repelen, el cabello se eriza.

La estructura es como se muestra en la figura. La bola metálica hueca A se coloca sobre un cilindro aislante C. Dentro del cilindro hay una cinta (cinta transportadora aislada) que se mueve hacia arriba y hacia abajo impulsada por un motor. La punta de la aguja de metal E está conectada a una fuente de alimentación de CC de decenas de miles de voltios. El otro extremo de la fuente de alimentación está conectado a tierra. Debido al efecto de descarga de la punta de la aguja, la carga se rociará continuamente. cinta transportadora b. Otra punta metálica F está conectada a la superficie interior de la bola conductora A.

Cuando la cinta transportadora cargada gira cerca de la punta de la aguja F, debido a la inducción electrostática y la descarga de corona, la carga en la cinta transportadora se transfiere a la punta de la aguja F y luego se mueve a la superficie exterior de la bola conductora A, de modo que la bola conductora A se cargue. A medida que la cinta transportadora continúa funcionando, la bola A transporta cada vez más electricidad y el potencial eléctrico continúa aumentando. Normalmente, una bola de metal con un radio de 1 metro puede generar un alto voltaje de aproximadamente 1 megavoltio (a tierra).

Para reducir las fugas en la atmósfera, aumentar el voltaje y reducir el volumen, todo el dispositivo se puede colocar en un tanque de acero lleno de nitrógeno a entre 10 y 20 atmósferas.

El generador de Van de Graaff que genera electricidad de polaridad positiva se puede utilizar como fuente de energía de aceleración para iones positivos, y el que genera electricidad de polaridad negativa se puede utilizar en generadores de rayos X de alta penetración.

Información ampliada:

La carga en la cubierta esférica del generador Van de Graaff puede generar un voltaje de más de 10 millones de voltios. En los experimentos de física nuclear, se pueden utilizar voltajes tan altos para acelerar diversas partículas cargadas, como protones, electrones, etc. Además, este tipo de generador también se puede utilizar para demostrar muchos fenómenos electrostáticos interesantes, como poner los pelos de punta, atraer bolas de espuma, generar chispas, utilizar viento eléctrico para hacer girar molinos de viento, etc.

Existen muchas aplicaciones de la electricidad estática en la vida diaria, como fotocopiadoras, precipitadores electrostáticos y pintura en aerosol electrostática. Además, comprender la electricidad estática nos permite evitar los peligros que conlleva. Por ejemplo, conectar una cadena de puesta a tierra en la parte trasera de un vehículo que transporta materiales inflamables puede transferir la carga al suelo para evitar que las chispas provoquen incendios. Por la misma razón, en los quirófanos de los hospitales, debido a que se suele utilizar oxígeno y fármacos anestésicos inflamables, los suelos suelen ser antiestáticos y todas las máquinas deben estar conectadas a tierra para evitar que las chispas provoquen explosiones.

Referencia: Enciclopedia Baidu - Generador Van de Graaff