Raios Artificiais
Como parte da exposição no Espaço COPPE Miguel de Simoni, com o
tema "Ciência,
Tecnologia e Desenvolvimento Humano", realizada entre Julho
e Dezembro de 2002, preparei uma série de demonstrações sobre
eletricidade estática, usando algumas das minhas máquinas e outras
recuperadas do acervo da UFRJ.
O material ficou dividido em três partes, uma com máquinas de
Wimshurst e Bonetti para demonstrações gerais, outra com um gerador
de Van de Graaff, e outra com máquinas de Wommelsdorf e Wehrsen.
Outros dispositivos e máquinas menores foram tembém deixados
disponíveis.
Máquina de Wimshurst e máquina de Bonetti:
A
máquina de Wimshurst foi restaurada a
partir de uma máquina "Voltana"
doada pelo Instituto de Física da UFRJ. Os discos, as garrafas de
Leyden, e outros detalhes que estavam danificados foram
reconstruidos, resultando em uma máquina de excelente desempenho.
Outra vista. Ela produz faíscas de 11 cm e
30 µA de corrente. Serve para demonstrar faíscas, acionar uma caixa
com bolas condutivas (há uma vertical fechada e outra horizontal
aberta), acionar um motor iônico, acionar uma lâmpada neon, e para
dar pequenos choques elétricos em cadeias de voluntários (uma das
demonstrações favoritas). É usada também para dar uma carga
inicial à máquina de Bonetti.
A máquina de Bonetti é uma que
construí a partir de discos antigos de
ebonite, e que depois reformei com discos de acrílico. Ela produz
faíscas de 20 cm e 70 µA de corrente.
Serve para demonstrar grandes faíscas elétricas.
Também na mesa, são vistas também uma "meia
máquina de Wimshurst", que serve para demonstrar como a
máquina de Wimshurst realiza a geração de cargas elétricas, e um
"dobrador de Bennet", o
primeiro tipo de máquina eletrostática de influência (planos).
Máquina de Van de Graaff:
O
gerador de Van de Graaff montado na exposição também foi
recuperado de um aparelho doado pelo Instituto de Física da UFRJ.
Este gerador era aparentemente parte de um pequeno acelerador de
partículas, pois existe espaço na frente da correia para um tubo
vertical, e indicações na base mencionando radiação e corrente de
feixe. Parte das montagens na base e dentro do terminal foram
refeitas, o medidor de corrente foi substituido, e uma correia nova
de látex foi instalada. Na base, uma escova de fibras condutivas,
aterrada, foi posta em contato com a correia enquanto ela passa pelo
rolete inferior. No tôpo, uma escova idêntica foi conectada ao
terminal. Neste gerador, a excitação é obtida por fricção
rolante dentro do terminal, onde a correia de látex passa sobre um
rolete, que originalmente era de um plástico, aparentemente PVC. Eu
instalei um rolete de Teflon no lugar do original, o que em muito
melhorou o desempenho do gerador. A máquina gera corrente de até 8
µA, e tensão negativa de 200 kV ou mais. Junto do aparelho se vê
uma "caixa de granizo" ajustável, com muitas bolinhas de
isopor pintadas com tinta nankin, que se movem para cima e para baixo
entre duas placas de madeira quando a caixa é ligada a alta tensão.
Uma pena presa por um barbante pode ser fixada ao tôpo do terminal,
através de um ímã (há outro ímã colado dentro do termininal), o
que serve como previsão do efeito de "cabelos
em pé", que é a demonstração principal feita com o
aparelho. Uma vareta de alumínio com uma bola, ligada à terra e à
base do gerador por um fio serve para demonstrar faíscas e para
descarregar o terminal.
A experiência de "levantar
cabelos" é feita fazendo a pessoa subir em uma plataforma
isolante e tocar o terminal da máquina com um fio com anéis nas
pontas. Em pouco tempo os cabelos se levantam devido à repulsão
entre as cargas elétricas que se localizam neles, levando a um
divertido efeito. A baixa corrente do gerador torna a experiência
segura.
Máquinas de Wommelsdorf e Wehrsen:
Para
ilustrar como terminou o desenvolvimento das máquinas eletrostáticas
de influência clássicas e mostrar que há várias formas de
construir estas máquinas, foram expostas duas máquinas de
relativamente alta potência que construi. Uma é uma máquina
de Wommelsdorf dupla, seguindo os planos da máquina proposta por
H. Wommelsdorf em 1920. É uma máquina com três pares de indutores
fixos e dois discos rotativos. Ela produz até 100 µA de corrente, e
faíscas de até 13.5 cm. Ela tem acionamento manual. A outra é uma
máquina de Wehrsen, seguindo um modelo
de 1907, que usa um motor para acionamento. Esta máquina foi
construida como um protótipo para uma máquina
maior, que deverá ser construída para a exposição definitiva
do Espaço. Ela produz 70 µA de corrente e faíscas de 12.5 cm.
Disponíveis para demonstrações com estas máquinas
estão um motor linear, garrafas
de Leyden, e um microamperímetro.
Desenvolvido por Antonio Carlos M. de
Queiroz.
Criado: 6 de Novembro de 2002.
Última
atualização: 13 de Dezembro de 2002.
