Gerador De Van Graff

Gerador Van de Graaff Didático

O que é o Gerador Van de Graaff.

É  um dispositivo que, ao armazenar cargas elétricas no seu terminal esférico, pode gerar alta tensão (cerca de 100.000 volts). O modelo didático permite, deste modo, realizar demonstrações que  contextualizam diversos aspectos dos fenômenos eletrostáticos.

Como as cargas são separadas.

Primeiramente, no contato entre a superfície interna da   correia de borracha com a do rolete inferior (PVC)  ocorre separação de  cargas elétricas:  o rolete fica negativo e a superfície interna da correia fica positiva.

Em segundo lugar, por Efeito Corona - ionização de moléculas do ar – que ocorre no pente metálico, íons positivos do ar são depositados na superfície externa da correia que são transportadas  e recolhidas pelo terminal esférico onde se acumulam  gerando alta tensão elétrica.

Um pouco de história

O Gerador Van de Graaff foi projetado e construído pelo engenheiro americano, Robert Jemison Van de Graaff (1901 – 1967) que se dedicou-se ao estudo  e a pesquisa de  Física Atômica no Instituto Tecnológico de Massachusetts – MIT – após estudos de pós graduação na Universidade de Sorbonne (Paris) onde trabalhou com Madame Marie Curie.

 Em 1931 o Gerador Eletrostático de Alta Voltagem[ Gerador Van de Graaff] já era usado para acelerar partículas, indispensável para desvendar a constituição do átomo.

A máquina de Van de Graaff tinha bolas de alumínio com 4,5 metros de diâmetro e produzia tensão de aproximadamente 2 milhões de volt e foram montadas em trilhos para facilitar  os respectivos deslocamentos.

Os aceleradores Van de Graaff sofreram desenvolvimento tecnológico dando lugares ao hoje conhecido como “aceleradores Pelletron”.

No Instituto de Física da USP, em 1972, um acelerador Pelletron aposentou  um antigo acelerador Van de Graaff  que sustentou a pesquisa  nuclear durante décadas.

O Van de Graaff original  pode ser encontrada no Museu de Boston.

Detalhamento do processo de eletrização.

1-  No contato rolete de PVC - tira de borracha a superfície do rolete captura elétrons da correia.  O rolete fica com cargas negativas (excesso de elétrons) e a superfície interna da  correia de borracha com cargas positivas (falta de elétrons). Se a correia estiver frouxa a  eletrização por contato  não ocorrerá de forma satisfatória.

2- Devido ao movimento, na correia as cargas se distribuem numa área maior do que no rolete, ou seja, a densidade superficial de cargas na borracha é menor do que no rolete. Por isso o campo elétrico entre o rolete inferior e as pontas do pente metálico  torna-se intenso. Consequência: elétrons  livres das pontas do pente metálico são repelidos até a carcaça do motor (onde o pente está ligado)  e as “pontas” ficam com cargas positivas (falta de elétrons).

3-  As pontas têm a capacidade de gerar campo elétrico cuja intensidade  ( Poder das Pontas) é capaz de arrancar elétrons de moléculas de ar (Efeito Corona) . Assim, na região entre as pontas e o rolete inferior, surge  uma mistura de elétrons e íons positivos de moléculas de ar  (plasma, 4º estado da matéria).