COMO HACER UN SENCILLO GENERADOR DE RAYOS 1. INTRODUCCION Y OBJETIVO. En esta ficha daremos las instrucciones para poder construir un aparato que pueda generar rayos electrostáticos, en una versión a escala de los rayos que se producen en los rayos de tormenta. Estos fenómenos de la naturaleza han asombrado al hombre desde el comienzo de los tiempos, y es una gran experiencia poder tener en tus manos los medios para generarlos. El aparato que usaremos, es en si, es un montaje de lo que se conoce como jarro Leyden, que no es otra cosa que un capacitor. Un capacitor es un aparato capaz de ir acumulando carga eléctrica, y así como la puede acumular, también la puede descargar. En ese momento es donde veremos un pequeño rayo. Este fue inventado en la ciudad de Leyden por VON MUSSCHENBROEK en 1745 donde su forma original era una garrafa con agua con un hilo que servía de terminal interior y la mano del experimentador servía de terminal exterior hasta que luego se fue perfeccionando, siendo una forma práctica de acumular significantes cargas eléctricas. La versión que construiremos es sencilla, y los materiales están al alcance de cualquier persona, solo se necesitan las ganas de trabajar. 2. TEORIA Para la realización de nuestro experimento utilizamos la electro stática. Los elementos con los cuales se da vida a este proyecto son muy sencillos, por lo que se pudo ver. El funcionamiento de este experimento tiene como proceso fundamental, la llamada la inducción de carga, pero antes revisemos algo sobre la materia. Ella esta conformada por una acumulación de pequeñas partículas llamadas átomos, que contienen propiedades electromagnéticas, el átomo podemos dividirlo en 2 regiones: el núcleo y su orbita, algo así como un sistema planetario. En el núcleo se encuentra n unas partículas pequeñas llamadas protones y neutrones, con carga eléctrica positiva y neutra (sin carga) respectivamente. En la orbita, que es la parte que nos interesa, se encuentran los electrones, que tienen carga negativa. Nos interesan los electrones, puesto que en los metales (cobre, aluminio, etc) estos se encuentran libres formando un mar de electrones. Es esta propiedad del metal la que hace que conduzcan la electricidad (pues en si, la electricidad es un flujo de electrones). El fenómeno de inducción es un proceso en el cual un cuerpo cargado eléctricamente es acercado sin tocar a un cuerpo sin carga, que sea conductor, es así como, suponiendo que el cuerpo cargado es de forma negativa, al igual que en nuestro caso, al acercar este cuerpo al neutro, en este ultimo, los electrones se acumulan en el extremo opuesto al que se acerca el cuerpo cargado, produciendo una polarización de aquel cuerpo, y lo que es mas importante, un flujo de electrones dentro del cuerpo neutro, lo cual ayuda al funcionamiento del experimento.
El cuerpo cargado en nuestro cargado en nuestro caso es el tubo de pvc, pero que se va cargando gradualmente durante el experimento adquiriendo cada vez mas carga, ya que al frotar la prenda de lana con el tubo van saltando los electrones hacia el cuerpo neutro, produciendo la polarización eléctrica en este. Para poder direccionar de forma mejor los electrones que fluyen, utilizamos un cable de cobre pelado en ambas puntas, pues los electrones fluyen mejor en zonas donde hay puntas (ejemplo de esto, es el experimento del viento de electrones, en el cual se hace pasar carga por una estructura formada por un cilindro y un cono unidos, y en la punta del cono hay una vela cuya llama esta a la altura de esta, y se puede ver claramente que la llama se mueve al pasar corriente por dicha estructura). Es así que al acercar el cable hacemos que los electrones saltarines salgan formando un rayo entre el cable y la esfera, produciendo un efecto que en la oscuridad encantara a los niños que lo hagan. 3. MATERIALES. -Una botella de plástico cortada, más o menos a la mitad -1 metro de alambre de cobre -Papel de aluminio, del mismo que se usa para la comida -Un trozo de cartón o de plástico (trozo de bolsa), que pueda servir como soporte -Un tornillo -Una pelota de plumavit, de unos 3 centímetros de radio, o en su defecto una lata de bebida -4 o 5 cucharadas de sal -Agua -Un tubo de PVC, de 1 centímetro de radio y un metro de largo. -Una prenda de lana, o en su defecto, toalla nova. -Scotch o cinta adhesiva -Tijeras Estructura Figura 1:
Base: es la estructura principal del experimento. Debes cortar la botella más o menos en la mitad. Luego debes forrar el exterior de la botella con el papel de aluminio, por los lados y la parte de abajo. Parte superior: para lograr esta parte, debes colocar el plástico en la parte superior de la botella, pegando los bordes del plástico a la botella con el scotch (figura 2). Hay que tener cuidado de que el plástico no se raje durante este procedimiento. Luego debes hacer un pequeño agujero, en el medio del plástico, con el tornillo ( figura 2). Figura 2:
Alambre de cobre interior: debes cortar un trozo de alambre del largo suficiente que se conecte el fondo de la botella con la pelotita, y que se pueda enrollar un poco en el tornillo. Pelotita: forrar la pelotita con el papel de aluminio. Luego conectar el cable con la pelotita, y enrollar parte del cable en el tornillo (figura 3). Luego pasar el cable por el agujero del plástico y fijar el tornillo en el agujero. El resultado debe verse como la figura 1. Figura 3: Agua con sal: para colocar el agua con sal, solo debes despegar parte del plástico. Recuerda volver a pegar el plástico después de colocar el agua. Alambre exteri or: debes cortar un trozo de alambre de un largo suficiente para conectar un lado de la botella con la pelotita. Este alambre no debe fijarse a al botella, queda absolutamente separado de ella.
4. Funcionamiento Modo de carga: Una vez que este armado el jarro leyden, se debe cargar. Para ello se tiene que frotar el tubo de PVC con la prenda de lana cerca de la esfera forrada metálicamente. Se debe frotar varias veces. Unos 30 segundos de frotar el tubo lo mas cerca de la esfera, ojalá sin contacto, debieran bastar para cargar el jarro. Entre 30 segundos y un minuto garantizan una carga total. Para descargar el jarro, tomemos un trozo de alambra de cobre, pelado SOLAMENTE en las puntas. Con una punta tocamos el exterior forrado de la botella, y el otro lo acercamos lentamente a la esfera forrada. El resultado es asombroso, especialmente si se está haciendo con poca luz. Lo más destacable de este proyecto, además de que es bastante sorprendente para los niños, es su bajo costo, repetimos esto pues a la hora de hacerlo de forma masiva en un curso no gastara muchos de los recursos con los que cuentan los alumnos. Eso es todo! Ven que sencillo es acercarse al mundo de la física? Con materiales caseros pudimos hacer un modelo de los rayos que se producen en las nubes. La cantidad de experimentos que se pueden hacer es innumerable. El único tope son tus ganas y tu imaginación.