O gerador Van der Graaf

O gerador Van der Graaf constitui importante instrumento para a física atômica. Ele é utilizado para aumentar potenciais e acelerar partículas.

Gerador Van der Graaf utilizado para produzir altas voltagens
Gerador Van der Graaf utilizado para produzir altas voltagens

O gerador Van der Graaf é um aparelho que tem causado fascínio em todos os que tem a oportunidade de estar diante dele. Saber como se dá o seu funcionamento e observar seus efeitos é uma experiência magnífica, mesmo para aqueles que não têm tanto entusiasmo pela ciência.

O gerador é um aparelho com os seguintes componentes:

  • uma esfera metálica oca, chamada de cúpula,

  • um motor,

  • dois roletes,

  • uma correia feita de um material isolante, como o acrílico por exemplo,

  • uma coluna de sustentação isolante,

  • chapas metálicas contendo dentadas na forma de pentes.

A correia é conectada ao motor através de um dos roletes e ao centro da esfera metálica pelo outro rolete. No centro da esfera, ela vai entrar em contato com uma chapa metálica, que é ligada à própria esfera, essa chapa é chamada de ponta coletora. O movimento da correia lembra o movimento de uma esteira, no entanto, ela estará colocada na vertical, nesse movimento da correia, ela passa sempre atritando-se com as chapas metálicas dentadas, arrancando elétrons. Esses elétrons são conduzidos pela correia até o interior da esfera, onde o campo elétrico é nulo, a correia então deposita, através das pontas coletoras, os elétrons na cúpula. Na esfera, os elétrons tendem a ocupar a sua superfície externa, em razão repulsão elétrica entre eles. Mantendo o motor do gerador ligado, a quantidade de cargas na superfície da esfera vai aumentando consideravelmente, o que faz aumentar muito a tensão elétrica nessa região, essa tensão pode chegar a milhões de volts. Se aumentarmos o raio da esfera, podemos alcançar tensões ainda maiores, uma tensão de grande magnitude acaba escoando para o ar através de uma descarga elétrica. Tensões dessa ordem são usadas em aceleradores de partículas, elas aceleram partículas carregadas que passam a se deslocar com altíssimas velocidades e acabam por se chocar com os núcleos atômicos. Esse tipo de gerador é muito utilizado em laboratório, justamente com o objetivo de se conseguir tensões extremamente elevadas.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Provavelmente você já deve ter visto, ao menos pela televisão, a incrível experiência de se tocar na esfera condutora do gerador quando ela está com acúmulo de cargas. É comum os cabelos arrepiarem. Por que isso ocorre? Simples, ao tocar na esfera, toda carga em excesso que estava nela vai parar na pessoa que a tocou, tanta carga elétrica negativa junta só pode resultar em repulsão. Os cabelos então se arrepiam na tentativa dos elétrons de se afastarem o máximo possível uns dos outros.

Como podemos ver, o gerador de Van der Graaf funciona através da geração de cargas eletrostáticas que se acumulam numa esfera condutora.

Por: Paulo Soares da Silva

Artigos relacionados

Condutor esférico em equilíbrio eletrostático

Veja aqui como calcular o campo elétrico e o potencial elétrico de um condutor esférico em equilíbrio eletrostático.

Eletricidade Estática

Veja aqui o que é eletricidade estática e quais fenômenos estão relacionados com ela.