Si bien el generador de Van der Graaf nació hace muchísimos años como un acelerador de partículas, destinado a obtener iones y electrones de alta energía (por lo menos para la época), su uso se extendió prontamente a ferias, museos interactivos y algunos cursos sobre temas básicos de electrostática. La fascinación que produce no ha decaído y siempre sirve para llamar la atención y despertar interés. Tal vez su mayor atractivo es la posibilidad de crear rayos caseros y poner los pelos de punta.
Su utilidad como herramienta didáctica para la enseñanza de los principios de la electrostática es más dudoso, ya que para comprender cabalmente su funcionamiento es preciso haber digerido previamente muchos de los conceptos que ¡justamente! se quieren comenzar a indagar. En estos casos recomendamos comenzar por aparatos de funcionamiento más simple, como el Electróforo de Volta, el Electroscopio y otros elementos afines.
Visto como una caja negra, capaz de entregar cantidades interesantes de carga, con potenciales de algunas decenas y hasta centenas de miles del Volts, permite llevar a cabo varias experiencias vistosas, que listamos a continuación:
- Descargas:
- Hacer saltar chispas entre la esfera del Van der Graaf y un objeto conectado a tierra (el objeto puede ser la propia mano, pero es un tanto molesto).
- Aproximar el bulbo de vidrio de una lámpara a la esfera, tomándola por el casquillo y observar fenómenos más sutiles de descarga que se producen en gases a baja presión (el vacío de las lámparas no es perfecto)
- Apagar todas las luces, hacer funcionar el generador y observar las pequeñas descargas luminescentes en las irregularidades de las esfera
- Montar verticalmente una aguja sobre la esfera y repetir lo anterior
- Sobre la misma aguja montar una hoja de papel metálico doblada con forma de Molinete Electrostático
- Corroborar que la rotación se produce por la aparición del viento electrostático: desmontar el molinete y arrimar la palma de la mano a la aguja poner la aguja horizontal y arrimarle una vela. El viento electrostático también se puede sentir con la palma de la mano
- Repulsión entre cargas de igual signo:
- Montar un plumero hecho con cintas de papel sobre la esfera y obsevar cómo se yerguen y separan al accionar el generador
- O su variante: la archiconocida experiencia de subir a alguien a una base aislante, apoyar su mano sobre la esfera y observar lo que le pasa a sus cabellos (Requisitos: que la base sea verdaderamente aislante: p. ej. una loseta de telgopor y que el alguien no sea calvo como este autor)
- Poner una pilita de papeles, o moldes livianos para cupcakes, sobre la esfera y ver cómo salen volando a medida que crece la carga
- Forrar pequeñas bolitas de telgopor con papel de aluminio y ponerlas dentro de un cilindro de papel encerado, o trozo de pequeña botella PET apoyado sobre la esfera. Según el cilindro tenga una tapa metálica o no se verá que las bolitas salen volando o llegan hasta la tapa, se descargan y vuelven a caer. Una variante más clara se puede obtener construyendo un Ping Pong Electrostático
- Transporte de cargas:
- Construir un transportador de cargas con el cabo plástico de una birome y un pequeño disco metálico o moneda. Si se cuenta con un electroscopio, se puede llevar carga desde la esfera hacia el electroscopio como quien transporta agua en un balde
- Ping Pong Electrostático con el que se puede comenzar a concebir una corriente continua como un flujo más o menos regular de cargas discretas
- Inducción:
- Aproximar la mano o el brazo y sentir que se erizan los vellos
- Aproximar y alejar un electroscopio, observando lo que pasa con sus hojuelas
- Nuevamente Ping Pong Electrostático. Si la pelotita del Ping Pong no estaba inicialmente en contacto con la esfera: ¿por qué se aproximó?. Una variante más estática se puede observar con un Péndulo Electrostático
- Montar nuevamente el plumero, aproximar las manos por los costados y hacer gestos de esfuerzo telekinético :)
- Redistribución de cargas en conductores:
- Reemplazar el cilindro aislante nombrado más arriba por otro conductor, creado con malla mosquitera metálica o una lata de gaseosas desfondada por sus extremos y repetir la experiencia con las bolitas de telgopor que antes volaron
- Usar el transportador de cargas para ver si es posible llevar cargas desde fuera del cilindro conductor a un electroscopio. Ver a continuación si es posible llevarlas desde dentro del cilindro
- Aislantes, conductores y malos aislantes:
- Mientras se carga el generador, tocarlo con una botella PET o una regla plástica y ver si esto impide que se acumule carga
- Idem tocando con un alambre o trozo de cable
- Idem tocando con papel o varilla de madera (¡aquí puede haber sorpresas!)
- Cargar un electroscopio y ver con cuáles de los elementos anteriores se descarga y con cuáles no
- Cargar un electroscopio y ver qué tan rápido de descarga en el aire circundante. Encender una llama de fósforo o encendedor en las cercanías (unos 10 cm) y tomar nota del cambio de ritmo de descarga
- Carga de Botellas de Leyden y similares (sólo para expertos. Las descargas pueden ser muy desagradables y hasta peligrosas)
- Se puede construir fácilmente una botella de Leyden con una botella PET, arena húmeda en su interior y una lonja de papel metalizado en el exterior
- Permite diferenciar claramente Potencial de Cantidad de Carga
- Recomendamos descargar a través del Ping Pong Electrostático
Manual (doc)
