Função do gerador Van der Graaff

INTRODUÇÃO

Quando se introduz um condutor carregado dentro de outro oco e é posto em contacto, toda a carga do primeiro passa ao segundo, qualquer que seja a carga inicial do condutor oco.

O gerador de Van der Graaff é um gerador de corrente constante, o que varia é a intensidade dependendo de quais os aparelhos que são conectados. Como será analisado a seguir.

Funcionamento do gerador de Van Der Graaff

O fato de a carga elétrica se transferir integralmente de um corpo para outro quando há contato interno, constitui o princípio básico do gerador de Van der Graaff, onde no equilíbrio de um pequeno condutor com carga positiva o campo elétrico é nulo. Um pequeno condutor com uma carga q se localiza no interior da cavidade de um condutor de maiores dimensões. À medida que o potencial do condutor aumenta, a força de repulsão exercida sobre cada carga sucessiva trazida a sua proximidade também aumenta. A carga é transportada continuamente por meio de uma corrente transportadora.

Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática que foi inventada pelo engenheiro estado-unidensedescendente de holandeses, Robert Jemison van de Graaff por volta de 1929. A máquina foi logo empregada emfísica nuclear para produzir as tensões muito elevadas necessárias em aceleradores de partículas.

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.

O princípio de funcionamento do gerador consiste em um terminal de alta tensão formado por uma esfera metálica oca montada na parte superior de uma coluna isolante. Pode-se criar uma diferença de potencial de até 5 milhões de Volts e é utilizado para acelerar um feixe de elétrons, prótons ou íons, com o intuito de bombardear núcleos atômicos.No gerador de Van de Graaff um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera. Como as cargas são transportadas continuamente pela correia, elas vão se acumulando na esfera.

Por esse processo, a esfera pode atingir um potencial de até 10 milhões de volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de Física atômica, ou milhares de volts nos pequenos geradores utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino.

Dois fenômenos são observados com o gerador em funcionamento, um é o efeito de arrepiar os cabelos de quem toca na cúpula, pois o cabelo fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que conseqüentemente se repelem. Outro fenômeno são as faíscas geradas quando se aproxima um bastão de metal á cúpula, as faísca surgem devido a diferença de potencial entre a cúpula e o bastão. Observou-se a formação de descargas elétricas entre o gerador de Van der Graaff e a esfera conectada ao fio terra. Isso ocorreu porque houve a passagem de corrente elétrica do gerador de Van Der Graaff para a esfera em que o fio terra estava aderido propagando se através do ar.

O gerador de Van der Graaff forma um campo elétrico que faz com que as moléculas de ar próximas do gerador se polarizem. Com o aumento da intensidade desse campo elétrico os elétrons acabam sendo arrancados das moléculas de ar. Nessa forma ionizada o ar passa a ser um condutor gasoso.O nome dado ao valor do campo elétrico que provoca a ionização do meio é Rigidez dielétrica e varia de acordo com o meio. Como a esfera estava conectada a um fio terra a energia se dissipou, pois a terra tem capacidade para absorve grande quantidade de cargas.

A COR AZULADA DA DESCARGA ELÉTRICA:

A cor da descarga elétrica, azul, está associada à composição da atmosfera onde ela ocorre. Como a maior parte da composição do ar é de oxigênio a cor azul da descarga elétrica pode ser justificada pela excitação dos seus elétrons que ao passarem de nível eletrônico