Levitación electrostática

La levitación electrostática es el proceso de utilizar un campo eléctrico para hacer levitar un objeto cargado y contrarrestar los efectos de la gravedad . Se utilizó, por ejemplo, en el experimento de la gota de aceite de Robert Millikan y se utiliza para suspender los giroscopios de la sonda Gravity Probe B durante el lanzamiento.

Debido al teorema de Earnshaw , no se puede utilizar ninguna disposición estática de campos electrostáticos clásicos para hacer levitar de forma estable una carga puntual. Existe un punto de equilibrio en el que los dos campos se cancelan, pero se trata de un equilibrio inestable . Mediante el uso de técnicas de retroalimentación es posible ajustar las cargas para lograr una levitación cuasi estática.

La idea de la inestabilidad de las partículas en un campo electrostático se originó con Samuel Earnshaw en 1839 ^[1] y fue formalizada por James Clerk Maxwell ^[2] en 1874, quien le dio el título de "teorema de Earnshaw" y lo demostró con la ecuación de Laplace . El teorema de Earnshaw explica por qué un sistema de electrones no es estable y fue invocado por Niels Bohr en su modelo atómico de 1913 ^{[3] [ se necesita una mejor fuente ]} al criticar el átomo de JJ Thomson .

El teorema de Earnshaw sostiene que una partícula cargada suspendida en un campo electrostático es inestable, porque las fuerzas de atracción y repulsión varían a una tasa igual que es proporcional a la ley del cuadrado inverso y permanecen en equilibrio dondequiera que se mueva una partícula. Como las fuerzas permanecen en equilibrio, no hay desigualdad que proporcione una fuerza restauradora; y la partícula permanece inestable y puede moverse libremente sin restricción.

El primer levitador electrostático fue inventado por el Dr. Won-Kyu Rhim en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en 1993. ^[4] Una muestra cargada de 2 mm de diámetro puede levitarse en una cámara de vacío entre dos electrodos colocados verticalmente con un campo electrostático en el medio. El campo se controla a través de un sistema de retroalimentación para mantener la muestra levitada en una posición predeterminada. Se han realizado varias copias de este sistema en JAXA y la NASA, y el sistema original se ha transferido al Instituto de Tecnología de California con una configuración mejorada de un sistema de calentamiento láser de cuatro haces de tetraedros.

En la Luna, el efecto fotoeléctrico y los electrones del viento solar cargan finas capas de polvo lunar en la superficie formando una atmósfera de polvo que flota en "fuentes" sobre la superficie de la Luna. ^{[5] [6]}

• Levitación magnética
• Levitación óptica
• Levitación acústica
• Levitación aerodinámica
• Efecto Biefeld-Brown
• Ionocraft ( elevador )
• Generador Van de Graff

• Laboratorios JLN: Levitadores
• Levitador electrostático — Centro Marshall de Vuelos Espaciales
• La levitación electrostática levanta partículas de polvo de la superficie de la luna
• Levitación híbrida eléctrica/acústica Archivado el 14 de abril de 2005 en Wayback Machine.
• Levitación electrostática y transporte de placas de vidrio o silicio.
• Levitación electrostática de diversos materiales, incluidos silicio, cobalto, paladio, aluminio y otros compuestos.