Gerador Van de Graaff: como funciona?

O gerador Van de Graaff foi inventado em 1929, pelo engenheiro americano Robert Jemison Van de Graaff e pode produzir milhões de volts.

O efeito triboelétrico

Este é o princípio por trás do funcionamento do gerador Van de Graaff. Quando dois materiais são esfregados um contra o outro, estes se tornan eletrizados. Um com carga negativa (excesso de elétrons) e outro com carga positiva (falta de elétrons). Quem nunca esfregou uma caneta Bic para atrair pequenos pedaços de papel?

Uma tabela da série triboelétrica. Qualquer material vai perder elétrons, quando entra em atrito com qualquer outro material abaixo dele na série triboelétrica. Fonte: Toda matéria.

O funcionamento

Na parte de baixo, um motor elétrico gira uma roldana e uma escova condutora entra em atrito com a correia ligada à roldana, um dos lados da correia se torna positivamente carregado. A escova é ligada ao polo positivo de uma fonte de alta tensão contínua (CC). Porém, nem todos os geradores possuem uma fonte CC. Dentro da cúpula condutora, outra escova recebe as cargas positivas trazidas pela correia e as transfere para a cúpula, onde essas se espalham uniformemente.

gerador van de graaff — A correia e as roldanas devem ser feitas de materiais isolantes diferentes e o material isolante (*Insulator*) para sustentação da cúpula geralmente é feito de acrílico ou PVC. Fonte: BC Campus Open ED.

A fonte de íons (Ion source) serve para criar um feixe de cargas positivas para experimentos e pesquisas. As cargas positivas na cúpula criam um campo elétrico, ionizando o ar, criando o efeito corona. Explicação mais detalhada ficará para outro post.

gerador van de graaff com descargas — Para gerar descargas elétricas (9), os geradores vêm com uma esfera condutora ligada ao terra e com um cabo isolante para uma pessoa segurar e não levar choque. As descargas são causadas pela diferença de potencial entre a cúpula (1) e a esfera (8). Fonte: clipartkey.

Quando alguém toca a cúpula do gerador em cima de um material isolante, evitando contato direto com a terra, a pessoa fica com a mesma carga positiva do gerador. Como cargas de sinais iguais se repelem, os fios de cabelo eletrizados de mesmo sinal se repelem e ficam arrepiados.

O gerador Van de Graaff e as pesquisas nucleares

Os aceleradores de partículas precisam de altas tensões para acelerar partículas eletricamente carregadas, para colidirem com uma amostra, formando reações nucleares. Atualmente, são usados os aceleradores Pelletron para as partículas eletrizadas alcançarem altas velocidades.