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.