INSTITUTO DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

Plantel: Carmen Serdán

Sistema Semi-escolarizado

Problema eje: “Fuentes alternativas de energía eléctrica”

Modalidad:

Reporte de investigación para obtener la certificación de bachillerato

Presenta: Ivan Alejandro Orozco Ayala

Matricula: 0606110297

Director: José Luis Chacón Moreno.

Revisor: Belmont Vicente Israel

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INTRODUCCION 3

OBJETIVOS 6

HIPOTESIS 7

METODOLOGIA 8

DESARROLLO

1. Fuentes alternas de energía eléctrica.

2. Fuentes Alternas de energía

2.1 Carbón

2.2 Energía Hidroeléctrica

2.3 Geotérmica

2.4 Biocombustibles

2.5 Energía Solar

2.6 Energía Eólica

3. Maquinas Electrostáticas

4. Fundamentos de una Maquina Electrostática

5. Máquina de Wimshurst

6. Experimentos Caseros que se han realizado con la máquina de Wimshurst

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RESULTADOS 18

CONCLUSIONES 20

BIBLIOGRAFIA 21

ANEXOS 22

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INDICE No

Página.

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este reporte de investigación es demostrar que México está obligado a destinar más re-

cursos para generar electricidad sin abandonar sus investigaciones sobre otras fuentes alternas de ener-

gía: el carbón, los biocombustibles, la geotérmica o la solar.2

Es indispensable seleccionar opciones tecnológicas adecuadas. Esto se debe a los problemas que crea la

transferencia tecnológica, básica para el desarrollo sustentable de los países en desarrollo, pero que tie-

ne fuerte impacto sobre el ambiente. Esto deberá estimular la investigación y la capacidad técnica para

lograr tecnologías sustitutivas, mejorar los procesos tradicionales y culturales y adaptar las importadas.

Es pues necesario aprovechar, conservar y restaurar los recursos naturales. Se debe evitar la degrada-

ción de los recursos, proteger la capacidad límite de su naturaleza, favorecer la restauración y evitar los

efectos adversos sobre la calidad del aire, agua y tierra, con el fin de perpetuar la oferta ambiental de

los ecosistemas.

Estos dos puntos son importantes ya que la producción de energía eléctrica requiere de innovación tec-

nológica constante para evitar utilizar recursos no renovables cuyo uso dañe el medio ambiente o ponga

en riesgo los recursos de las generaciones futuras.

Es incuestionable que para generar un voltaje, corriente y a su vez energía eléctrica debemos acudir a

diversas maquinas capaces de reproducir dicho fenómeno, como lo es la energía eléctrica. Es así que

una de estas maquinas es la de Wimshurst, a la cual nos referiremos en esta ocasión.

Dicha maquina es en sí un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el

inventor británico James Wimshurst y tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-

rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos

metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Además de esto

la maquina está basada en el efecto triboeléctrico que consiste en la acumulación de cargas cuando dos

materiales distintos se frotan entre sí.

Esta máquina es capaz de generar energía ya que esta colectada por peines en forma de herradura que

abrazan ambos discos. Uno recoge carga positiva y la otra carga negativa. También existen dos botellas

de Leyden las cuales se conectan con varillas para producir una chispa ya sea más retardada pero más

fuerte. (A, 1995)

Esta máquina se compone por dos discos circulares de plexiglás de 31 cm de diámetro, estas giran en

sentido contrario. Cada uno de los discos lleva una serie de sectores metálicos en su superficie externa

3

cercana al perímetro, también se encuentran montadas en diagonal los compensadores los cuales

pueden ser rotados en sus ejes. (Pla CARGOL, 1942).

La máquina   de Wimshurst es un generador eléctrico el cual produce electricidad y se le denomina

fenómeno físico cuyo origen son las cargas electicas y energía se manifiesta en fenómenos mecánicos,

térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones. Se puede

observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas

eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y ala superficie terrestre.

Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos bilógicos, como el

funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas maquinas, desde

pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y

asimismo de todos los dispositivos eléctricos. Además es esencial para producción de sustancias

químicas como el aluminio y el cloro.

También se denomina electricidad a la rama de física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la

rama de la tecnología que la usan en aplicaciones prácticas. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la

forma de producir corrientes eléctricas por inducción fenómenos que permite transformar energía

mecánica en energía eléctrica se ha convertido en una de las formas de energía más importante para el

desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de

aplicaciones.

Enunciado del Problema:

Los generadores de electricidad estática son máquinas que producen altísimos voltajes con una muy

pequeña intensidad de corriente. Maquinas de este tipo, generadoras de tensiones comprendidas entre

los 20 y los 200KV

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Planteamiento de Propósitos:

Elegí mi tema porque los generadores pueden ser una alternativa para que las familias con bajos

recursos tengan energía a su disposición cuando no tengan luz eléctrica en sus hogares. Así las

familias podrán hacer una maquina que les ayude a sus necesidades. La ventaja principal que posee el

método es su sencillez. Los materiales utilizados son de bajo precio y fáciles de conseguir, su armado

no presenta mayores dificultades.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Aprender a usar un generador de inducción electrostática con cargas eléctricas.

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Objetivos particulares

-Conocer que es el generador de inducción electrostática y sus características

-Describir cual es su función y diversas utilidades

-Explicar y demostrar su funcionamiento

6

HIPÓTESIS

Si realizamos experimentos con las máquinas electrostáticas entonces podremos observar e identificar

las cargas eléctricas y sus fenómenos.

METODOLOGIA

La presente investigación tiene un enfoque longitudinal ya que se realizara el experimento en una

maquina electrostática de la cual se tiene poco conocimiento en la cual se determinara las acciones a

seguir para llevar acabo un buen manejo de la máquina de Wimshurst.

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El diseño de la investigación es retrospectiva ya que la información se enriqueció de antecedentes

históricos e información actual y finalmente exploratorio ya que se buscará la interacción y

participación activa de la población estudio, con el fin de ofrecer mayor conocimiento del tema a la

población.

DESARROLLO

Hasta ahora México ha podido ir aumentando la capacidad instalada de generación de acuerdo al incre-

mento de la demanda, por lo que las fallas en el suministro del fluido deben atribuirse a deficiencias en

la transmisión, en la operación y en el mantenimiento.8

1. FUENTES ALTERNAS DE ENEGÍA ELÉCTRICA

En épocas de altos precios del petróleo y del gas esto es una desventaja competitiva importante; ade-

más, las reservas de estos hidrocarburos son relativamente escasas en México, por lo que existe el peli-

gro de que se agoten si no se hacen cuantiosas inversiones. En efecto, al ritmo actual de producción, sin

contar los incrementos planeados, México tiene reservas probadas de petróleo y de gas natural para tan

sólo 13 años debido a que no se han hecho las inversiones necesarias.

Es indudable que el país está explotando excesivamente sus yacimientos pues mientras ocupa el trigési-

mo cuarto lugar en el mundo en reservas probadas, en producción alcanza el undécimo lugar. Se podría

pensar, como ya se ha propuesto por algunos expertos, en volver a usar el combustóleo para ahorrar

gas, pero con esta medida las reservas totales de petróleo crudo se agotarán también, como ya se ha

mencionado.

Por otra parte, el gas que se produce en el país viene en su casi totalidad asociado a la producción del

crudo y se extraen ambos de los mismos pozos. La escasez de reservas de petróleo es grave ya que en

la región norteamericana donde la relación producción/reservas es de 11 años en Estados Unidos, de 16

años en Canadá, lo que indica que México no puede esperar importar hidrocarburos de sus dos vecinos

septentrionales cuando se agoten sus reservas.

No existe, por supuesto, una relación constante entre el costo de los hidrocarburos y el de la energía

eléctrica; muchos países que por carecer de petróleo y gas tienen que adquirirlos a altos precios com -

pensan esta situación con su gran generación hidroeléctrica o nuclear o eólica o con novedosas fuentes

energéticas. Existen varios caminos para posponer la extinción de las reservas; uno de ellos es el instru-

mentar un programa drástico de ahorro de energía cuya arma natural debería ser el incremento de tari-

fas, ya que las campañas de publicidad, el horario de verano y la represión del robo de energía que co-

mete principalmente al sector informal son soluciones insuficientes.

Es evidente, por lo tanto, que México tiene que liberarse de su dependencia de los hidrocarburos para

generar electricidad y no esperar al agotamiento de sus reservas o al descubrimiento de nuevas. La so-

lución debe encontrarse en el aprovechamiento de nuevas fuentes de energía, preferentemente las reno-

vables.

2. FUENTES ALTERNAS DE ENERGÍA:

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Las energias alternativas son fuentes de obtencion de energias que serian una alternativa a otras tradi-

cionales y producirian un impacto ambiental minimo, sin destuccion del medio ambiente,ademas reno-

vables,lo que ha dado un positivo resultado a la escasez de fuentes de energia convencionales en todo el

mundo, estas han sido investigadas y desarrolladas con algunas intensidades en las ultimas decadas.

2.1CARBÓN

La hulla o carbón mineral, es una sustancia sólida ligera, negra y combustible, que resulta de la destila-

ción o de la combustión incompleta de los tejidos vegetales o de otros cuerpos orgánicos, como resulta-

do de haber permanecido bajo la superficie terrestre durante larguísimos períodos.

En México se ha venido utilizando la hulla desde tiempo atrás para generar electricidad en cuatro uni -

dades de 300 MW de la Central López Portillo y en otras cuatro de 350 MW de la Central Carbón II,

ambas cercanas a los yacimientos carboníferos de Río Escondido en el estado de Coahuila. La electrici-

dad generada en ellas es de consideración, ya que en 1994 significaba 15.1% del total nacional y en

2004 11.2%, pero esta disminución en el porcentaje no quiere decir que haya descendido en cifras ab-

solutas en virtud de que entre esos dos años la generación total del país se incrementó en casi 52%.

FUNCION:

El carbón es llevado a una sala de combustión en el fondo de la planta. Allí, el carbón se enciende y

quema para crear grandes llamas. A medida que el carbón se enfría, se añade más para producir electri -

cidad. En las horas punta, el carbón se quema continuamente, pero en otros momentos, generalmente a

la noche, puede ser que el carbón no sea quemado.

El fuego creado por el carbón calienta un gran tanque de agua. El agua eventualmente se evapora y se

convierte en vapor. El vapor generado travels mediante un complicado sistema de tuberías en toda la

planta. El humo y los desechos de la combustión del carbón suben hacia la chimenea de la planta.10

MINISTERIO DE MINAS E HIDROCARBUROS, DIRECCIONES DE MINAS Y DE GEOLOGÍA

(1971). La industria minera en venezuela: situación y perspectivas para el desarrollo nacional.Cara-

cas. 86 p.

MINISTERIO DE MINAS E HIDROCARBUROS, DIRECCIONES DE MINAS Y DE GEOLOGÍA

(1971). La industria minera en venezuela: situación y perspectivas para el desarrollo nacional.Cara-

cas. 86 p.

2.2 ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

La energía generada por la fuerza del movimiento del agua, que una maquina primaria la transforma

inicialmente en energía mecánica y luego una máquina secundaria la transforma en energía eléctrica,

también se la conoce como hidro-energía.

Cronológicamente fue el agua la primera fuente para generar energía eléctrica en México, pero en la

actualidad (2004) únicamente representa 12% del total generado y sigue perdiendo importancia porcen-

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tual pues hace 10 años significaba 14.6%; esto no quiere decir que haya disminuido la generación hi-

droeléctrica, que pasó de 20,080 a 25,036 GWh, sino que su crecimiento fue inferior al general.

FUENTE: http://www.hidroenergia.net/index.php?option=com_content&view=article&id=268:ique-es-la-energia-hidroelectrica&catid=39:abc-de-las-hidroelectricas&Itemid=67

2.3 GEOTÉRMICA

Geotermia es una palabra de origen griego, deriva de “geos” que quiere decir tierra, y de “thermos”

que significa calor: el calor de la Tierra. Se emplea indistintamente para designar tanto a la ciencia

que estudia los fenómenos térmicos internos del planeta como al conjunto de procesos industriales que

intentan explotar ese calor para producir energía eléctrica y/o calor útil al ser humano.

http://www.uclm.es/cr/EUP-ALMADEN/aaaeupa/boletin_informativo/pdf/boletines/17/9.pdf

México es el tercer país productor de electricidad geotérmica, después de Estados Unidos y Filipinas;

sin embargo, el potencial de crecimiento es cada vez menor y el costo de la energía no es muy atracti -

vo. El procedimiento consiste en perforar un pozo en busca de vapor el cual se usa para mover turbinas;

el condensado se reinyecta al interior de la caldera volcánica. Con el tiempo es factible que se desarro-

lle la tecnología para aprovechar la roca caliente, el magma u otros recursos.

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http://wikenergia.wikispaces.com/file/view/geo.jpg/203515712/553x384/geo.jpg

2.4 BIOCOMBUSTIBLES

El experto ecólogo Gabriel Quadri hace notar con agudeza que, ante la inusitada carestía de los hidro-

carburos, la magia de los precios como mecanismo de asignación de recursos empieza a surtir un efecto

esperanzador para el ambiente en el mundo, al alentar la investigación de nuevas fuentes de energía re-

novables y de bajas emisiones netas de gases de efecto invernadero, entre las que ubica a los biocom-

bustibles.

2.5 ENERGÍA SOLAR

México tiene un futuro altamente promisorio en este tipo de generación de electricidad ya que más de

las tres cuartas partes de su territorio disfrutan de una insolación media capaz de producir 5 KWh dia-

rios por metro cuadrado de suelo.

El principal uso de la energía eléctrica solar es actualmente el de autoconsumo particular; en el estado

de California las casas con sistemas de captura de energía solar reciben incentivos tales como reduccio-

nes de impuestos y el reembolso de 2.80 dólares por vatio alimentando a la red; otros estados ofrecen

diferentes incentivos.13

2.6 ENERGÍA EÓLICA

La generación de electricidad aprovechando la fuerza del viento ha tenido un incremento espectacular

en los últimos años Este método de producir energía se está perfilando como la siguiente alternativa

novedosa después de la tecnología nuclear.

En México los desechos de nivel bajo e intermedio producidos en los procesos médico e industrial son

almacenados en un depósito especial; además se espera sellar este depósito en un futuro cercano para

evitar problemas de orden fundamentalmente social en la población, que en número creciente se está

avecindando en las cercanías. (Calderón. F; 2006).

3. MAQUINAS ELECTROSTATICAS

Los generadores de electricidad estática son máquinas que producen altísimas tensiones con muy

pequeñas intensidades de corriente. Hoy se utilizan casi exclusivamente para demostraciones escolares

de física. Ejemplos de tales maquinas son el electróforo, la máquina de Wimshurst y el generador de

Van Grafft.

Durante el siglo XVIII, la electricidad constituyó uno de los pasatiempos predilectos entre la gente

pudiente y la nobleza, y se amenizaban las tertulias con experiencias que maravillaban a los más

profanos. Con la invención de las llamadas “maquinas electrostáticas”, productoras de grandes

cantidades de electricidad, lo que en un principio constituían fenómenos en pequeña escala, se

transformaron en experiencia violentan.

14

4. FUNDAMENTO DE UNA MAQUINA ELECTROSTÁTICA:

1. Producción de las cargas:

Se frota un disco de vidrio, que se carga positivamente; el paño se carga negativamente.

2. Recolección de las cargas:

El vidrio es un mal conductor, de modo que las cargas se quedan en el lugar en que fueron originadas.

Es necesario, pues, recolectar todas las cargas producidas. La experiencia ha enseñado que es mejor

hacerlo sin tocar el disco: se provee de una punta a la esfera donde se quieren recoger las cargas, y esa

punta se coloca cerca del disco de vidrio. Por inducción, las cargas negativas de la esfera van hacia la

punta, y de ahí saltan al disco, neutralizando cargas positivas.

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3. Motorización:

Es necesario ahora motorizar la producción y recolección. Se mantiene fija la esfera y se hace girar el

disco, de modo que toda su superficie (por lo menos la zona periférica) vaya pasando frente a la punta

de la esfera. Se logra así “recoger” gran parte de la carga generada en el disco.

Como simultáneamente se producen electricidades de los dos signos, positivas en el vidrio y negativas

en el material que lo frota, también se recogen estas últimas en otras esferas. Ambas esferas, positiva y

negativa, constituyen los polos de la maquina electrostática. (Maiztegui; 2008:208).

5. MAQUINA DE WIMSHURST

Estas máquinas pertenecen a una clase de grupos de generadores, que crean cargas

eléctricas por inducción electrostática. Las primeras máquinas desarrolladas fueron la de Wilhelm

Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler  (1865), y J. Robert Voss (1880) y al ser las más antiguas en

consecuencia son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. Por

en cambio la máquina de Wimshurst no tiene este defecto. (A, 1995)

La máquina de Wimshurst es un ejemplo de máquina electrostática de inducción, que se ceba a sí

misma, gracias a los sectores metálicos dispuestos radialmente en la superficie de los discos, y que

tienen por objeto la inducción inicial sobre las varillas, en rozamiento con los mismos.

El propósito de estas máquinas era conseguir, de manera interrumpida, electricidad de ambos signos y

elevadas tensiones. Las máquinas de Wimshurst fueron los generadores de influencia más habituales

en los Gabinetes de Física de finales del XIX, sin embargo, el rendimiento de los mismos no era el más

adecuado, pues si bien resulta ser proporcional al número de discos y al diámetro de éstos, tienen el

inconveniente de su accionamiento manual, que propicia un movimiento irregular, causa de un voltaje

variable, al ser éste proporcional a la velocidad del giro de los discos.

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En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en

direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus

pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de

peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se

montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación

positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma exponencial hasta que la tensión de

ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa.

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesaria

para crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra

el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la

máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta

por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina

determinan la salida de voltaje máxima que se puede alcanzar. (MARCO LAIN SAN JUAN, 1920)

La chispa de energía acumulada se puede aumentar mediante la adición de un par de frascos Leyden,

un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las placas

conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con las placas

exteriores entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio

del diámetro del disco de longitud y varias decenas de microamperios.

La máquina   de Wimshurst es un generador eléctrico el cual produce electricidad y se le denomina

fenómeno físico cuyo origen son las cargas electicas y energía se manifiesta en fenómenos mecánicos,

térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones. Se puede

observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas

eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y ala superficie terrestre.

(DELGADO, 2004)

Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos bilógicos, como el

funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas maquinas, desde

pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y

17

asimismo de todos los dispositivos eléctricos. Además es esencial para producción de sustancias

químicas como el aluminio y el cloro.

La máquina de Wimshurst es una máquina capaz de convertir energía mecánica en energía eléctrica por

medio de la inducción electrostática, al generar potencial eléctrico y mantener su polaridad constante

sirve como fuente confiable de voltaje. Esta fuente tiene aplicaciones educativas gracias a su sencillo

funcionamiento y a sus importantes efectos entre los cuales se destaca el efecto de corona, el cual se

hace llamativo para los espectadores.

Al realizar el montaje anteriormente mencionado podemos lograr observar cómo se comporta el campo

eléctrico dependiendo de la posición y la geometría de las fuentes de carga, ayudados con la dispersión

de semillas de trigo en un fluido viscoso como el aceite de ricino (Castor Oíl), el estudiante por medio

del funcionamiento de esta máquina y de sus tangibles efectos, se pregunta qué es la corriente

eléctrica?, porque no se ve afectada la salud de los estudiantes que entraron en contacto con la descarga

de voltaje? Porque es importante la tierra en las instalaciones eléctricas? Entre muchas otras preguntas

que pueden surgir a los estudiantes, motivando así el aprendizaje autónomo.

La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen proviene de la energía. Se manifiesta en fenómenos

mecánicos: calor, luz y productos químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones.

México es cada vez más dependiente de los hidrocarburos (gas y combustóleo) para generar la electri-

cidad esta dependencia es sumamente peligrosa, porque en un futuro cercano se agotarán las reservas

de hidrocarburos a no ser que se realicen enormes inversiones dados los altos precios del petróleo y en

especial del gas en la región norteamericana, el costo de la electricidad en México es más alto que el de

sus principales países competidores, lo que constituye uno de los factores de su poca competitividad in-

ternacional. (ENERGIA, 2012).

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6. EXPERIMENTOS CASEROS QUE SE HAN REALIZADO CON LA MAQUINA DE

WIMSHURST

1. Si ponemos algo de esencia de trementina en un vaso y acercamos su superficie a la bola positi-

va del excitador de la máquina de W. veremos que la trementina es atraída por la bola y forma como

una pequeña tromba al unirse a ella. Si en vez de poner la bola positiva, ponemos la negativa, no

sólo no habría atracción sino que en la trementina no se hubiese producido un pequeño hueco que

es debido a la repulsión eléctrica.

2. Si colocamos velas encendidas muy cerca de cada una de las dos bolitas en que termina el exci-

tador de una máquina eléctrica, veremos que la parte brillante de la llama de la bujía es atraída por

el polo negativo y repelida por el polo positivo. Se ve perfectamente el resultado de la atracción,

porque sobre la bolita metálica queda en el primer caso un depósito de negro de humo y sobre la

bolita cargada positivamente, no queda tal depósito.

3. Experimento para la obtención de grandes chispas aisladas. Para ello separamos bastante las dos

esferillas terminales de los excitadores, estando en comunicación los dos condensadores de la má-

quina.  Al funcionar la máquina, en las botellas de Leyden, se irá acumulando una gran potencial de

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electricidad. Si aproximamos las dos esferillas excitadoras, al hallarse a conveniente distancia salta-

rá una chispa muy intensa y de relativa longitud.

4. Moviendo con una mano la manecilla de una máquina de Wimshurst, manteniendo las esferillas

excitadoras separadas para que no salte la chispa entre ellas, si acercamos los dedos de la otra mano

a una de estas esferillas excitadoras, podremos hacer saltar chispas entre la esferilla y nuestros de-

dos, chispas de más o menos longitud, según la carga de la máquina de Wimshurst.

5. Con tiritas de papel de estaño, pegadas en zigzag sobre una placa de vidrio, ebonita o cartón,

podemos obtener, al conexionar sus dos extremos (cada uno a cada lado del vidrio)  con los dos ex-

citadores de una máquina de W., chispas que irán recorriendo las sinuosidades de las tiras de papel

de estaño. (Delgado; 2004; 361-380).

RESULTADOS

Una forma para la obtención de grandes chispas aisladas es la de separar bastante las dos esferillas

terminales de los excitadores, pero dejándolos en comunicación los dos condensadores de la máquina. 

Al funcionar la máquina, se irá acumulando una gran potencial de electricidad. Si aproximamos las dos

esferillas excitadoras, al hallarse a conveniente distancia saltará una chispa muy intensa y de relativa

longitud.

Luego como los dos colectores generadores de electricidad son las botellas de Leyden, si colocamos

próximas las dos bolitas terminales de los excitadores, se produce una chispa continua entre dos

esferillas metálicas.

Ahora bien, moviendo con una mano la manecilla de una máquina de Wimshurst y manteniendo las

esferillas excitadoras separadas para que no salte la chispa entre ellas, si acercamos los dedos de la otra

mano a una de estas esferillas excitadoras, podremos hacer saltar chispas entre la esferilla y nuestros

dedos.

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Los resultados obtenidos de esta investigación fueron observaciones de la energía que producía la

máquina, pude observar como el generador producía una chispa cuando las terminales se encontraban

cerca pero al momento de alejarse se producía una energía más rápida pero menos chispa.

En las simulaciones se observa cargas positivas y negativas en movimiento. Sin embargo los que se

desplaza son los electrones, generando un exceso de carga positiva de donde se marchan y un exceso de

carga negativa hacia donde se desplazan.

En la maquina se puede medir la carga por la desviación angular de dos terminales idénticas

conductoras.

En esta investigación se utilizó una máquina que genera electricidad, la cual es producida mecánica-

mente por dos discos circulares los cuales giran en forma contraria formado por monedas y una serie de

sectores metálicos en su superficie externa cercana al perímetro, donde por medio de inducción y de

movimiento, generan una carga positiva y en la otra carga negativa donde se forma finalmente energía

eléctrica

En esta investigación pude observar como por medio de una rotación de los círculos se puede obtener

energía y entre más rápido se generaba mucha energía y entre menos todo lo contrario pero al momento

de parar la maquina se terminaba la energía sin quedar cargada.

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CONCLUSIONES

En esta investigación utilice una máquina de Wimshurst la cual genera energía eléctrica producida por

dos discos y conectados por medio de alambres sujetos a ellos los cuales al girar en movimientos

contrario se genera la energía positiva y energía negativa.

También pude observar cómo se genera la energía y que en nuestra vida cotidiana como la utilizamos

nos visualizamos unos generadores de grande escala el cual es movido mecánicamente, produciendo así

gran cantidad de electricidad la cual es suministrada por nosotros. Donde podemos concluir que la

electricidad se denomina fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y energía se manifiesta

en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de

electrones.

22

Fuente: DELGADO, Mª ÁNGELES, LÓPEZ, J. DAMIÁN Y OTROS: La recuperación del material

científico de los gabinetes y laboratorios de Física y de Química de los institutos y su aplicación a la

práctica docente en secundaria, en XXI Encuentros de Didáctica de las Ciencias Experimentales.

Servicio editorial UPV, 2004, pp.361-380.

BIBLIOGRAFIA

Alvarenga B., Máximo A., Física. México, Harla, 1995

Bossert, François, 1987), Machine de Wimshurst, Publicado en Bulletin de L-union des

physuciens No 696, julio, agosto, septiembre, 1987, pág. 881

Halliday, David, Resnick, Robert, (2002), Foundations of physics, Volume 1, Second printing,

CECSA, Mexico, 2002.

DELGADO, Mª ÁNGELES, LÓPEZ, J. DAMIÁN Y OTROS: La recuperación del material

científico de los gabinetes y laboratorios de Física y de Química de los institutos y su

aplicación a la práctica docente en secundaria, en XXI Encuentros de Didáctica de las

Ciencias Experimentales. Servició editorial UPV, 2004, pp.361-380.

23

MARCOLAIN SAN JUAN, R. PEDRO: Compendio de Física moderna. Imprenta del Hospicio

Provincial, Zaragoza, 1920, páginas 177-178.

PLA CARGOL, JOAQUIN: Prácticas elementales de Física y Química. Editores  Dalmáu

Carles, Pla. S. A. Gerona. Madrid. 1942. Pág. 110.

Secretaría de Energía. Prospectiva del sector eléctrico 2002-2011. México. 2002.

ANEXOS

COMO SE CONSTRUYE UNA MAQUINA DE WIMSHURST CASERA

Se ponen dos discos de acrílico de 20 cm de diámetro, concéntricos con él llevan pegados unas poleas

de 3.5 cm de diámetro. Como estos discos deben girar es conveniente colocarle algún buje metálico,

para ello pueden usarse las válvulas de inflado de neumáticos de bicicleta.

Cada disco llevará pegados con adhesivo 20 sectores de chapa de aluminio que pueden cortarse de latas

de gaseosa de unos 4 cm de largo por 1,4 cm en su parte más ancha, en forma de lágrima, con todos sus

bordes redondeados, la separación de un sector con el otro debe ser tal que entre ambos entre otro sec-

tor.

24

Por otra parte se fabricaran con el mismo acrílico dos poleas más de 7 cm de diámetro que irán solida-

rias a una manija.

El soporte irá sobre madera bien seca y barnizada, de unos 30 x 30 cm.

Para los colectores se usó cobre y para un perfecto aislamiento se usaron tubos de vidrio.

Las barras neutralizadoras son de alambre de cobre y las escobillas son pequeños resortes de alambre

de ni crome de la resistencia de un viejo secador de cabellos, estas escobillas hacen contacto físico con

los sectores.

Las jarras de Leyden se pueden fabricar con tubos de aluminio provenientes de unos desodorantes. El

propio tubo hace de armadura interna, luego se envuelven sobre el mismo unas 7 u 8 vueltas de acetato

transparente, el de tapas de carpeta y sobre este va la segunda armadura que es un trozo de aluminio del

que se usa para cocinar al horno de 4,5 cm de ancho.

Para entender mejor el funcionamiento agrego este esquema y una explicación breve de cómo trabaja la

máquina

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Fuente: http://anajesusa.wordpress.com/2007/10/18/la-maquina-de-wimshurst-

casera/

Esta es una máquina electroestática de influencia que genera alta tensión en dos terminales esféricos

(F) donde se producen las chispas. Consiste en dos discos (A-B) de material aislante electrizable sopor-

tados sobre un mismo eje muy próximo uno del otro, donde el sentido de giro es opuesto entre ambos,

girando la manivela. En la parte externa de cada disco hay colocadas pequeñas láminas o sectores (A1-

B1) de aluminio con terminaciones redondeadas o de otro material conductor formando entre ellas un

patrón simétrico a lo lago de la circunferencia de cada disco.

Estas tiras se electrizan por inducción (influencia) y las cargas generadas serán recogidas por colectores

(G-H) los cuales están conectados a los terminales de descarga (F) que a su vez estarán potenciados por

garrafas de Leyden (J). A su vez el dispositivo lleva por cada disco una barra neutralizadora (C1/C2 –

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D1/D2) que cortocircuita mediante peines de contacto o sistema similar dos tiras conductoras opuestas

en dicho disco.

A grandes rasgos, la carga es generada cuando las láminas metálicas entran en contacto con los “pei-

nes” de la barra estabilizadora, donde una de la láminas pierde electrones y la lámina del extremo con-

trario los gana a través de dicha barra la cual es de material conductor, entonces tenemos una lámina

positiva y la opuesta negativa. Esto se hace con los dos discos en rotación opuesta donde las dos lámi-

nas que tenemos cargadas se alinean con otras dos en el disco opuesto induciendo cargas opuestas. Al

final la máquina está funcionando como doble electróforo de Volta en cada disco. En los laterales de

los discos hay también dos colectores de carga en forma de “puntas” los cuales no están en contacto fí-

sico con los discos, los cuales se encargan de recoger uno cargas positivas y el otro colector cargas ne-

gativas, a su vez estos colectores se conectan a las barras de descarga potenciadas por garrafas de Ley-

den. La máquina normalmente arranca sola al girar la manivela porque siempre existe un desequilibrio

natural en las cargas existentes en los discos sobre todo si se utilizan diferentes metales en las láminas o

sectores y en las barras neutralizadoras.

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