Física experimental - eletricidade - magnetismo - óptica

Física experimental - eletricidade - magnetismo - óptica

(Parte 3 de 10)

Geradores eletrostáticos

Robert Jemison Van de Graff (1901 - 1967)

Um gerador eletrostático é um equipamento capaz de gerar cargas elétricas estáticas. Os geradores eletrostáticos transformam energia mecânica em energia elétrica. O primeiro gerador de eletricidade foi um gerador eletrostático de fricção. Foi construído no século XVII pelo alemão Otto von Guericke e era constituído por uma esfera de enxofre com um eixo ligado a uma manivela. Girando a manivela, a esfera friccionava um pano de lã e produzia eletricidade. Outros geradores eletrostáticos se lhe seguiram.

Dentre eles, os geradores eletrostáticos por indução que utilizam a fricção, mas permitem a geração de eletricidade por influência. Enquanto os primeiros modelos apenas geravam uma forma de eletricidade (positiva ou negativa), outros permitiam gerar as duas formas.

Em 1785 foi construído um gerador eletrostático capaz de produzir tensões de 300 0 Volt e descargas com 60 cm de comprimento.

Em 1930 um físico norte-americano construiu uma máquina eletrostática que tomou o seu nome, o gerador de Van de Graaf, que é uma máquina destinada a laboratórios de Física Nuclear sendo constituída por dois cilindros ligados por uma correia na qual a geração de eletricidade ocorre por fricção e por indução. Os geradores de Van der Graaf atingem tensões de milhões de Volt.

Gerador de Van de Graff para laboratorios de ensino

_ 7 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho

No gerador de Van de Graaff, 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 (figura).

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. Como as cargas são transportadas continuamente pela correia, elas vão se acumulando na esfera. Por esse processo, a esfera pode atingir um potencial de até 10 milhões de volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de física atômica, ou milhares de volts nos pequenos geradores utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino.

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Objetivos Estudar os instrumentos mais comumente empregados nas medições elétricas

Questões que traduzem a finalidade da medição elétrica

→ O que medir? → Com que medir?

→ Como avaliar a medição?

O que medir?

Há a possibilidade da medição de uma gama bastante vasta de grandezas. Na medição elétrica as grandezas fundamentais são:

→ Corrente;

→ Tensão;

→ Freqüência;

→ Potência;

→ Resistência;

→ Capacitância;

→ Indutância;

→ Fator de potência.

Com o emprego de dispositivos chamados transdutores, existe a possibilidade de medir grandezas físicas tais como:

→ Temperatura com termopares ou termo-resistência;

_ 9 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho

→ Velocidade com geradores; → pH, umidade com emissores;

→ Vazão, pressão com transdutores especiais.

Com que medir?

Exige conhecimentos fundamentais da medição elétrica para que o emprego de um determinado instrumento seja adequado e exato para a medição desejada.

Os instrumentos dividem-se, de acordo com a finalidade e quanto ao sistema de medição com qual funcionam.

Os sistemas de medição mais empregados são os seguintes, com a indicação de algumas grandezas que poderão ser medidas por eles:

→ Sistema bobina móvel (A, V, R, °C, r.p.m.)

→ Sistema ferro móvel (/A., V)

→ Sistema de lâminas vibráteis (Hz, r.p.m.)

→ Sistema eletrodinâmico (W, A, V)

→ Sistema ímã móvel (A, V)

→ Sistema eletrônico digital (A, V, Hz)

Outros sistemas menos usados → Sistema fio aquecido (A)

→ Sistema eletrostático (V)

Modernamente estão se impondo os instrumentos com sistema eletrônico em virtude do aperfeiçoamento e confiabilidade sempre melhor dos componentes eletrônicos.

Como avaliar a medição?

Avaliar a medição compreende o problema de, com os dados fornecidos pelos instrumentos, poder-se tirar as conclusões para se tomar uma decisão ou certificar-se do desempenho da instalação.

A decisão para mudar algo no processamento poderá ser feita manualmente, ou por intermédio de instrumentos chamados reguladores, que poderão ou não funcionar nos mesmos princípios dos instrumentos indicadores.

A avaliação por um período mais longo e de valores instantâneos pode ser feita por intermédio de registradores funcionando ou não nos mesmos princípios dos instrumentos indicadores.

Podemos dividir os instrumentos de medida quanto ao seu emprego nos seguintes grupos:

_ 10 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho

→ Instrumentos indicadores → Instrumentos reguladores

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