Gerador Van de Graaff

No início dos anos 30, o Dr. Robert Van de Graaf, que na época trabalhava como pesquisador no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e estava envolvido em pesquisas científicas no campo da física nuclear e da tecnologia de aceleradores, desenvolveu, projetou e logo construiu um acelerador eletrostático de alta tensão operando sob o princípio de um eletrodo eletrificado. correia transportadora de íons de ar (1933).

Mais tarde, em 1936, a Van de Graaff construiu (todos com o mesmo princípio) o maior gerador eletrostático de tensão constante do mundo - o gerador em tandem Van de Graaff, composto por duas torres altas.

Os jornais da época chamavam a invenção de um professor associado de revolucionário e previam que ele "realizasse milagres" e "descobrisse os segredos da natureza". Uma agitação tão forte na prensa não é de todo surpreendente, porque o maior gerador van de Graaff de dois estágios consistia em duas colunas enormes com um diâmetro de quase 2 metros cada e uma altura de cerca de 15 metros (com esferas de metal com 4,5 metros de diâmetro montados em cima das colunas, dentro que foi fornecida mecanicamente com uma carga elétrica) e permitiu obter uma diferença de potencial de 7.000.000 volts.

Apesar da baixa eficiência do dispositivo como um todo (cerca de 23%), as pessoas que viram um dispositivo maravilhoso no trabalho tiveram uma impressão indelével, porque as descargas de faíscas tinham mais de um metro de comprimento.

O poder do gerador Van de Graaff era suficiente para um trabalho de pesquisa real - para acelerar núcleos atômicos, bem como partículas elementares, como prótons e elétrons, a velocidades suficientemente altas. Assim, o gerador Van de Graaff, usado em aceleradores, ajudou os cientistas a identificar as partes constituintes dos átomos, que são a estrutura do universo físico.

Eles dizem que a idéia do princípio de operação de um gerador de alta tensão chegou a Van de Grauf quando ele ainda era estudante e observava as faíscas da eletricidade estática de tempos em tempos sendo executadas em uma máquina de impressão.

O princípio de operação do gerador é o seguinte. A fita de seda ou borracha (fita dielétrica) é esticada e gira como uma correia transportadora em um par de rolos, um dos quais está localizado na base da coluna, o segundo dentro da cavidade da esfera condutora no topo. O rolo inferior é feito de metal e galvanicamente conectado ao solo, é acionado por um motor. O rolo superior é dielétrico.

Uma escova de metal conectada ao terminal positivo da fonte de alta tensão, cujo terminal negativo é conectado diretamente ao rolo inferior, é trazida para a fita abaixo, sob o rolo inferior, com uma pequena folga.

Assim, entre o rolo inferior e a escova, uma fita dielétrica se move (em um gerador real, a fita tinha uma largura de cerca de 120 cm). Sob a ação de uma alta tensão (cerca de 20.000 volts) entre o rolo e a escova, o ar entre eles é ionizado e os íons positivos, atraídos pela força de Coulomb, correm para o rolo carregado negativamente. Mas como existe uma fita dielétrica no caminho dos íons, os íons se depositam na fita, carregando-a dessa maneira.

A fita se move de baixo para cima, abaixo dela recebe uma carga continuamente, ao mesmo tempo em que a carga de sua superfície é continuamente captada perto do rolo superior, uma vez que o rolo superior dentro da esfera também possui uma escova ao lado. A escova remove a carga da fita e, sendo galvanicamente conectada à superfície interna da esfera condutora oca, transfere a carga para ela, eletrificando cada vez mais esse recipiente esférico sobre toda a sua superfície externa, bombeando-o essencialmente, bombeando carga para ele.

A possibilidade fundamental de acúmulo de carga na capacidade da esfera do gerador van de Graaff é limitada pela descarga da coroa, que inevitavelmente surge devido à ionização do ar ao redor da esfera. O limite teórico para uma esfera com um diâmetro de 4,5 metros é de aproximadamente 17.000.000 volts.

O cientista americano James Staki e a voluntária Judy Creden demonstram a capacidade do corpo humano de conduzir corrente elétrica. Palestra em Nova York, 1966