Generador electrostático

Un generador electrostático, o máquina electrostática, es un dispositivo mecánico que produce electricidad estática, o electricidad a alta tensión y corriente continua baja. El conocimiento de la electricidad estática se remonta a las primeras civilizaciones, pero durante miles de años se mantuvo meramente como un fenómeno interesante y desconcertante, sin una teoría para explicar su comportamiento, y a menudo confundido con el magnetismo. A finales del siglo XVII , los investigadores habían desarrollado los medios prácticos para la generación de electricidad por fricción, pero el desarrollo de máquinas electrostáticas no comenzó en serio hasta el siglo XVIII, cuando se convirtieron en instrumentos fundamentales en los estudios acerca de la nueva ciencia de la electricidad. Los generadores electrostáticos funcionan mediante el uso de energía manual (u otra) para transformar trabajo mecánico en energía eléctrica. Estos dispositivos provocan la acumulación de cargas electrostáticas de signos opuestos en ambos conductores, usando solamente fuerzas eléctricas y trabajan sobre la base de placas en movimiento, tambores o cintas para así llevar carga eléctrica a un electrodo de mayor potencial. La carga es generada por uno de dos métodos: o bien el efecto triboeléctrico (fricción) o la inducción electrostática.

Las máquinas electrostáticas se utilizan normalmente en las clases de ciencia para demostrar de forma segura las fuerzas eléctricas y fenómenos de alto voltaje. Las altas tensiones obtenidos han sido también utilizadas para una variedad de aplicaciones prácticas, tales como tubos de rayos X operativos, aplicaciones médicas, la esterilización de alimentos y experimentos de física nuclear. Generadores electrostáticos como el Generador de Van de Graaff, y sus variaciones como el Pelletron, también se usan para investigaciones físicas.

Los generadores electrostáticos se pueden dividir en dos categorías dependiendo de cómo se genera la carga:

Los primeros generadores electrostáticos son llamados máquinas de fricción debido que emplean la fricción como base en el proceso de generación. Una forma primitiva de la máquina de fricción, que andando el tiempo daría lugar a la máquina de Ramsden, fue inventada alrededor de 1663 por Otto von Guericke, usando un globo de azufre que se podía girar y frotar con la mano.^[1]​ Es posible que en realidad no haya sido esta su finalidad, pero pudo haber inspirado a muchas máquinas posteriores que utilizaron globos giratorios. Isaac Newton sugiere el uso de un globo de cristal en vez de uno de azufre.^[2]​ Un avance se dio cuando el profesor Georg Matthias Bose de Wittenberg agregó un conductor colector (un tubo aislado o cilindro soportados en cuerdas de seda). Boze fue el primero en emplear el "conductor primario" en este tipo de máquinas, este consiste en una barra de hierro que una persona sostiene en la mano, mientras su cuerpo es aislado al colocarse sobre un bloque de resina.

La presencia de un desequilibrio de la carga superficial significa que los objetos presentarán fuerzas de atracción o repulsión. Este desequilibrio de cargas superficiales, que da lugar a la electricidad estática, puede generarse tocando dos superficies diferentes y separándolas después debido al fenómeno del efecto triboeléctrico. El roce de dos objetos no conductores genera una gran cantidad de electricidad estática. Esto no es el resultado de la fricción; dos superficies no conductoras pueden cargarse con sólo colocarse una encima de la otra. Como la mayoría de las superficies tienen una textura rugosa, se tarda más en conseguir la carga por contacto que por frotamiento. Al frotar los objetos se incrementa la cantidad de contacto adhesivo entre las dos superficies. Por lo general, los aislantes, es decir, las sustancias que no conducen la electricidad, son buenos para generar y mantener una carga superficial. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, el plástico, el vidrio y la médula. Los objetos conductores en contacto también generan un desequilibrio de carga, pero sólo la retienen si están aislados. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena en la superficie de cada objeto. Obsérvese que la presencia de corriente eléctrica no resta valor a las fuerzas electrostáticas ni a la chispa, a la descarga de corona o a otros fenómenos. Ambos fenómenos pueden existir simultáneamente en el mismo sistema.

Estos generadores se han utilizado, a veces de forma inadecuada y con cierta controversia, para apoyar diversas investigaciones de ciencia marginal. En 1911, George Samuel Piggott recibió la patente de una máquina doble y compacta encerrada en una caja presurizada para sus experimentos sobre radiotelegrafía y "antigravedad". Mucho más tarde (en la década de 1960), el ingeniero alemán Paul Suisse Bauman construyó una máquina conocida como "Testatika", promovida por una comunidad suiza, los Methernithans. Testatika es un generador electromagnético basado en la máquina electrostática de Pidgeon de 1898, de la que se dice que produce "energía libre" disponible directamente del entorno.

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