Gerador de Van de Graaff

Por Ricardo Normando Ferreira de Paula
Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula). Diz – se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Pode-se estender este raciocínio à matéria em geral. Esta condição é chamada de Equilíbrio Eletrostático.

No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Para reproduzir estes processos é utilizado um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff ou gerador eletrostático de correia.

Este equipamento foi desenvolvido pelo Engenheiro americano Robert Jemison Van de Graaff (1901 – 1967) que, motivado por uma conferência que assistira de Marie Curie, passou a se dedicar a pesquisas no campo da Física Atômica. Uma das consequências destes estudos é a construção do gerador que leva seu nome, o qual teve aplicação direta em várias áreas do conhecimento como na medicina e na indústria.

Nas escolas, este aparelho é destinado ao estudo experimental da eletrostática. 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.

Abaixo são sugeridas algumas atividades que podem ser feitas utilizando este gerador.

1. Descargas em gases a alta pressão: explica a ocorrência de relâmpagos e trovões.

Ligue o bastão de testes ao gerador (o mesmo possui na cúpula uma entrada para este experimento) e, após ligado, aproxime (sem encostar) o bastão de testes do gerador. Para maximizar o efeito visual do experimento, é interessante que, durante a sua ocorrência, o local esteja escuro. O exercício interessante é pedir aos alunos que relacionem o fato visto (e ouvido) com a ocorrência de relâmpagos e trovões. Outro aspecto que merece destaque neste experimento, é o fato de o ar (que é um meio dielétrico ou isolante) conduzir cargas (ou seja se comporta como condutor).

2. Princípio de funcionamento do eletroscópio de folhas: descreve o funcionamento de um eletroscópio de folhas.

Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:

  • Gerador de Van de Graaf e bastão de testes;
  • Haste para apoio das lâminas;
  • Lâmina de alumínio (daquelas usadas para embalar alimentos) 10mm x 250mm, dobrada ao meio;

Para realizar o experimento, deve – se ligar a haste ao gerador (o mesmo possui na cúpula uma entrada para este experimento) e após o gerador ser ligado, deve – se aproximar (sem encostar) o bastão de testes da lâmina de alumínio.

3. Chuva de confetes: Eletrização por contato.

Com o gerador desligado, coloque papel picado sobre a cúpula. Ligue o gerador e observe o ocorrido.

Estas são apenas três sugestões de experimentos utilizando o gerador. A partir de livros e apostilas que contenham experimentos, é possível o professor criar uma série de experimentos adicionais. Basta um pouco de estudo do assunto e criatividade.

Fontes:
Site: http://geocities.ws/saladefisica9/biografias/vandegraaff.html

http://www.feiradeciencias.com.br/sala03/03_07.asp

Livro: Física experimental. Luís Antônio Macedo Ramos. Editora Mercado Aberto.

Apostila: Eletricidade e magnetismo I: Roteiros de práticas para o curso de Licenciatura e Bacharelado em Física. Nildo Loiola Dias. Universidade Federal do Ceará.