Quinta-feira, 19 de fevereiro de 2015.

Gerador de Van de Graaf - gerando grande diferença de potencial elétrico.

O principal método de estudo das partículas que formam a matéria é fazer com que elas colidam umas com as outras e, depois, analisar o resultado da colisão. Para acelerar essas partículas usa-se um campo elétrico. Esse campo é criado através de uma diferença de potencial elétrico suficientemente poderosa.

Em 1931, um físico americano chamado Van de Graaf, inventou um aparelho para produzir essa diferença de potencial (voltagem). O chamado gerador de Van de Graaf é um gerador eletrostático que se tornou de uso comum nos laboratórios de Física. São usados nos aceleradores de partículas pois com eles é possível obter uma grande diferença de potencial elétrico.

A diferença de potencial é obtida pelo acúmulo de carga positiva na esfera metálica oca na parte superior do instrumento (número 1 no desenho abaixo). O eletrodo inferior (7, na figura) está ligado à terra. O cilindro inferior (6) está ligado ao eixo de um motor. Ele faz girar a correia. A escova inferior (7) coleta elétrons da correia que se torna carregada positivamente na parte que sobe. A escova superior(2) está ligada a parte interna da esfera e fornece elétrons para a correia. Com isto a parte externa da esfera torna-se positiva. A esfera pode ser descarregada pela esfera menor (8) através de uma faísca (9). O que é possível quando a diferença de potencial é suficiente para ionizar o ar.

Se você deseja construir um Gerador Van de Graaf para sua Feira de Ciências veja os detalhes do funcionamento no site do HowStuffWorks. Clique aqui.

Logo em seguida você poderá assistir a um vídeo do Departamento de Física do MIT (Massachusetts Institute of Technology) que mostra um gerador desse tipo em funcionamento. O professor aproxima uma esfera metálica aterrada. A uma certa distância a diferença de potencial é forte o suficiente para ionizar o ar e provocar a faísca. Repare como o tamanho da área das esferas de descarga influi na distância em que as faíscas se formam.

O estilete, que tem área menor, tem que estar muito próximo para a faísca se formar. Repare, no final do vídeo, o fogo de Santelmo. Ele não passa de uma bola de plasma (ar ionizado) que se forma na ponta do estilete.


Esse tipo de gerador é muito comum nos eventos de divulgação científica e nas feiras de Ciências. Neste caso as esferas metálicas do vídeo são substituídas por cobaias, digo, visitantes sorridentes. Quando toca na esfera metálica, que está carregada positivamente, os elétrons do corpo do visitante são atraídos para a esfera. Os seus cabelos ficam carregados com mesma carga e tenderão a se afastar um do outro. Com isto o visitante adquire um belo penteado arrepiado.







Imagens usadas na postagem: Propriedade da Wikipedia Commons, sob licença Creative Commons.

Produção: Grupo de serviços técnicos do Departamento de Física do MIT. O site contém uma série de vídeos sobre ciência. Clique aqui.


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