Gerador Van De Graff

Introdução

O gerador eletrostático de Van de Graaff, criado em 1931, pelo físico americano Robert Jemison Van de Graaff (1901-1967) consiste numa máquina eletrostática que tem a capacidade de produzir tensões extremamente altas, cujos valores chegam a atingir milhões de volts.

As altas voltagens produzidas serviram no passado, em grande escala, para fornecer a energia necessária para os primeiros aceleradores de partículas atômicas eletrizadas (prótons, elétrons, íons, etc.), fazendo com que elas adquiram grandes velocidades. Estas partículas, então, lançadas contra os núcleos atômicos de diversos elementos, provocavam reações nucleares.

Nos Estados Unidos, esses aceleradores de partículas eram conhecidos como “esmagadores de átomos” pelo fato de as colisões resultantes podiam criar outras partículas subatômicas e radiação de alta energia como os raios X.

Seu layout básico consiste em:

1. um domo ou cúpula de descarga;

2. uma coluna de apoio;

3. dois roletes (superior e inferior);

4. dois pentes metálicos (superior e inferior);

5. uma correia transportadora; e

6. uma base para alojar o motor elétrico, fixar a coluna e o pente inferior.

Como funciona?

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 para coluna são o acrílico ou o PVC. Os roletes são de materiais diferentes, ao menos um deles isolante (como Teflon e alumínio), para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de rolamento com a correia. 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 continuem a ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas.

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.

Teoria Básica

O gerador Van de Graaff é descrito como um dispositivo eletrostático de corrente constante. Quando uma carga é colocada num gerador desse tipo, a corrente (amperagem) continua a mesma. É a voltagem (tensão)

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