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Gerador de Van Der Graaf Material O gerador básico com excitação por atrito é composto por uma correia de material isolante, dois roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metálicos e uma coluna de apoio. Os materiais mais usados na correia são o acrílico ou o PVC. Os roletes são de materiais diferentes, ao menos um deles condutores (Teflon e Alumínio), para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de rolamento com a correia. Como Funciona O motor gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas para a superfície externa da correia através das escovas. A correia transporta essas cargas entre a terra e a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, que se localiza no exterior dela, não gere campo elétrico sobre o rolete superior. Assim cargas continuam a ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas, em outras palavras, o gerador de Van de Graaff funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Ao atingir a parte superior as cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas. Se durante o funcionamento do gerador aproximarmos o dedo ou um objeto de metal perceberemos leves descargas elétricas que ocorrem em razão da diferença de potencial (ddp). O terminal pode atingir um potencial de vários milhões de Volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de física atômica, ou até centenas de milhares de Volts nos pequenos geradores utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino. Geradores profissionais utilizam sistemas eletrônicos, para depositar carga na correia, eliminando assim as instabilidades de desempenho causadas pela excitação por atrito e permitindo regulação precisa da tensão obtida. A operação dentro de câmaras de alta pressão contendo gases especiais permite maior densidade de carga na correia sem ionização, aumentando a corrente que carrega o terminal. Partículas de Isopor Quando colocado um copo plástico com pequenas partículas de isopor perto de um desses geradores de Van Der Graaff, as pequenas partículas começam a mover-se para fora do copo plásticos pelo simples fato de que a esfera está eletrizada com íons positivos e as bolinhas de isopor são leves e estão neutralizadas, ou seja, tanto o terminal de saída quanto às partículas tem cargas positivas, sendo assim, se repele entre elas. Lâmpada Florescente Acontece porque como o potencial elétrico gerado pela esfera carregada tem simetria radial, e decaem com o inverso da distância, as duas extremidades da lâmpada estarão sujeitas a potenciais diferentes, e consequentemente uma d.d.p. aparece entre as extremidades que eletriza o gás no interior da lâmpada liberando energia na forma de luz. Ressalta-se que a lâmpada emite luz até o limite onde a mão entra em contato com a lâmpada. Ou seja, quando um dos polos encostados no gerador e outro em uma fonte de aterramento, passa-se energia por dentro da lâmpada (deslocamento dos elétrons, causando os clarões). Curiosidades Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática que foi inventada pelo engenheiro estadunidense descendente de holandeses, Robert Jemison van de Graaff por volta de 1929. A máquina foi logo empregada em física nuclear para produzir as tensões muito elevadas necessárias em aceleradores de partículas. Versões pequenas do gerador de Van de Graaf são frequentemente vistas em demonstrações sobre eletricidade, produzindo o efeito de arrepiar os cabelos de quem tocar na cúpula, isolado da terra, pois o cabelo fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que consequentemente se repelem. A deposição de cargas na superfície externa da correia depende do “efeito Corona” através do qual o ar transforma-se em plasma: elétrons + íons positivo. Na ausência de ar (vácuo) o Van de Graaff não funciona. Poeira e outras partículas reduzem a capacidade de carga do Van de Graaff A presença de poeiras e de outros particulados nas vizinhas dos pentes e da correia limita a capacidade de carga da bola. Outro fator que influi na capacidade de carga são marcas gordurosas deixadas pelas mãos na correia. Recomenda-se proteção e limpeza usando álcool (de limpeza).
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