Robert J. Van de Graaff

Nacido en Tuscaloosa (Alabama) el 5 de diciembre de 1901. Comienza su carrera en la Universidad de Alabama, aunque más tarde se trasladaría a Europa para seguir con sus estudios en la Sorbona y en Oxford, ampliando sus conocimientos de física nuclear donde se doctora en 1928. Más tarde regresa a los Estados Unidos donde trabajó en Princeton y más tarde obtuvo una cátedra en el instituto de Tecnología de Massachusetts.

En 1929 diseño un primer generador electrostático consiguiendo voltajes de 80.000 V. Fue en 1931 cuando dio a conocer su invento con un nuevo modelo que lleva su nombre "Van de Graaff" con el que consiguió producir 1.000.000 V

Entre los años 1931 y 1933 construye un generador de gran tamaño con el que conseguiría 7.000.000 V.

Sus investigaciones le llevaron a la construcción de grandes aparatos electrostáticos capaces de acelerar enormemente las partículas eléctricas, de gran utilidad en la física atómica. Entre sus inventos más notables destaca el que ideó en 1931, un generador eléctrico de alto voltaje que lleva su nombre. Se trataba de un acelerador de partículas cuyo funcionamiento se basa en aplicar grandes diferencias de potencial a lo largo de un tubo de vacío; en su forma más simple, consistía en una esfera vacía montada sobre soportes aislantes. Una cinta aislante incorpora continuamente cargas eléctricas a la esfera, creando una tensión electrostática elevadísima, capaz de suministrar a las partículas energías del orden de 106 eV. Este aparato se empleó para el experimento de difusión protón-protón en 1935. Bajo el acelerador, se situó un laboratorio y por el techo del mismo entraba el haz de protones, acelerado desde una fuente de iones situada en la terminal; este haz era desviado por un electroimán para eliminar las partículas que no fuesen protones y terminaba en una pequeña cámara de difusión.

Principios de una máquina Van de

Graaff

1.- Esfera metálica hueca (con carga positiva)

2.- Electrodo conectado a la esfera, un cepillo muy próximo (pero no en contacto) al electrodo y la correa

3.- Rodamiento superior de vidrio

4.- Lado de la correa con carga positiva

5.- Lado opuesto de la correa con carga negativa

6.- Rodamiento inferior aluminio

7.- Electrodo inferior (tierra)

8.- Dispositivo esférico con carga negativa, utilizado para descargar la esfera principal

9.- Chispa producida por la diferencia de potencial

Este generador es de los denominados,  auto excitado, puesto que no es necesario el aporte de cargas desde el exterior para que inicie su funcionamiento.

El motor hace girar el rodillo inferior que al entrar en contacto con la correa de caucho produce una separación de cargas (Efecto-triboeléctrico), el rodillo y la polea adquieren cargas iguales pero de signo contrario. Dependiendo de los materiales utilizados en la correa y el rodillo, así se adquirirán cargas positivas o negativas. En nuestro caso y siguiendo la escala triboelectrica, el cilindro adquiere carga negativa y la correa carga positiva.

La densidad de carga en el cilindro es ahora mucho mayor en el rodillo que en la correa ya que se extienden las cargas en la correa por una superficie mayor. Como el peine de púas metálicas están cerca del rodillo, se produce un intenso campo eléctrico .Esto hace que el aire se ionice, creando un puente conductor para el movimiento de cargas. Las cargas positivas son atraídas entonces por el rodillo pero, al pasar por la correa, muchas de ellas son atrapadas por esta y elevadas al rodillo superior, las cuales pasarán a través del peine superior a la superficie de la esfera.

El efecto triboeléctrico es un tipo de electrificación causado por el contacto de un material con otro (por ejemplo el frotamiento directo). La polaridad y la fuerza de las cargas producidas se diferencian según los materiales, la aspereza superficial, la temperatura, la tensión, y otras características. Se denomina triboelectricidad (del griego tribein, "frotar"1 y ἤλεκτρον, electrón, "ámbar") al fenómeno de electrificación por frotamiento.

El ámbar, por ejemplo, puede adquirir una carga eléctrica por el contacto y la separación (respectivamente fricción) con un material como la lana. Esta característica, registrada primero por Tales de Mileto, sugiriendo la palabra "electricidad", de la palabra griega  para el ámbar "electrón".

1931- Dr. Robert Jemison Van De Graaff y el Dr. Karl Taylor Compton

Uno de los generadores más grandes de Van de Graaff del mundo, construido por el mismo Robert J. Van de Graaff, está ahora en exhibición permanente en el museo de Boston de la ciencia. Con dos esferas de aluminio conjuntas de 4,5 metros que están estáticas en unas columnas altas, este generador puede alcanzar a menudo 2 millones de Voltios.

El generador de Van der Graaff tuvo también importantes aplicaciones industriales. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear. Es probable que debido a la buena comercialización de sus inventos, Van der Graaff en 1946 abandona su puesto en el Instituto de Tecnología de Massachusetts para crear una compañía que se dedicara a la fabricación y venta de dichos generadores. El 16 de enero de 1967 fallece en Boston.