Materiais Reciclados Na Formação De Engenheiros Eletricistas

1 INTRODUÇÃO

Em geradores eletromagnéticos, condutores carregados são movidos contra a força eletromagnética que agem sobre eles. Diferentemente os geradores eletrostáticos convertem a energia mecânica diretamente em energia elétrica, onde as cargas elétricas são movidas contra a força do campo, assim maior energia potencial é obtida por meio da energia mecânica (WADHWA, 2007). Em 1930 um físico norte-americano construiu uma máquina eletrostática

que tomou o seu nome, o gerador de Van Der Graff, 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 indução. Os geradores de Van Der Graff atingem tensões de milhões de Volt (FILHO & SILVA, 2004), essas tensões geradas podem ser armazenadas por um tipo de capacitor, como a garrafa de Leyden. Em 1746 o físico holandês Pieter van Musschenbroek, professor em Leyden, estava tentando introduzir cargas elétricas na água de um recipiente ligada a um cano metálico carregando através de um fio de cobre mergulhando na água. Um estudante estava segurando o recipiente enquanto Pieter carregava o cilindro por atrito. Quando o estudante esbarrou no cano com a outra mão, levou um violento choque! Assim foi descoberta a “garrafa de Leyden”, o primeiro capacitor (ou “condensador”), capaz de armazenar carga elétrica. (Nussenzveig, 2006). Também envolvendo descargas elétricas, Kelvin construiu um gerador eletrostático gotejante, que funciona através de uma queda de gotas de água eletrizadas. Ele chega a gerar descargas elétricas causadas por diferenças de potencial da ordem de milhares de volts. Este instrumento é razoavelmente simples e barato de ser construído. Com ele podem ser explorados em sala de aula diversos aspectos relacionados com a eletrostática. Para realização do experimento, inicialmente precisa de um eletroscópio eletrizado por atrito e transferir suas cargas para um dos lados gotejantes do gerador de Kelvin, assim com a diferença de potencial inicia o processo para a descarga elétrica. Porém, devem-se tomar cuidados com alguns fatores que influenciam no não funcionamento. “A umidade do ar pode ser um problema para o funcionamento ideal deste gerador eletrostático. Quanto maior a umidade, maior é a perda de cargas para o ar. Em alguns momentos é interessante que seja utilizado um secador de cabelo em toda a estrutura e no ambiente ao redor do gerador, para diminuir a umidade.” (DAHMEN, 2008). De forma sustentável, os discentes desenvolvem trabalhos para ampliar seus conhecimentos em suas áreas específicas e leva-los à comunidade, onde transforma o que seria lixo em experimentos de instrumento educacional. A realização dos experimentos a seguir foi gerada a partir da iniciativa do Projeto de Extensão Laboratório de Engenhocas, este tem como objetivo levar os experimentos desenvolvidos pelos discentes ao ensino básico, médio e superior da rede pública de Tucuruí, visando despertar o interesse da comunidade pela ciência e tecnologia, lembrando que os experimentos são realizados com materiais recicláveis, devido ao caráter socioambiental que o projeto possui.

2 EXPERIMENTOS

2.1 Gerador de Van Der Graff

O modelo do gerador desenvolvido por Van Der Graff apresenta o material isolante que é a correia, essa entra em contato com dois cilindros sendo o superior dentro da cápsula e inferior ligado a um motor que deve-se manter uma velocidade entre 15 a 30 metros por segundo (WADHWA, 2007). Ao iniciar o movimento de rotação do cilindro excitará os elétrons da correia, sendo que na parte inferior e superior do experimento apresenta várias agulhas, ou seja, pontas. Aqui acontece o efeito das pontas onde as cargas são transportadas pelas agulhas, lembrando que a mesma não deve entrar em contato com a correia. A carga transportada para a extremidade superior onde é coletado da correia por vários pontos e dissipados na cápsula, sendo essa de formato esférico e de material metálico.

2.1.1 Materiais e metodologia

Cano PVC de 50 mm (pedaço de aproximadamente 40 cm); Fios de cobre de 4 mm; Motor de batedeira; Latinha de refrigerante de 350 mL; Suporte de madeira (20 x 40 cm); Cilindro de aço; Cilindro de teflon; Escovas (feitas com fios de cobre); Tira de couro.

Usa-se o cano PVC para servir como a coluna do gerador, dentro dele serão colocado dois cilindros, o superior será de aço e o inferior será de teflon, assim coloca-se a tira de couro de forma que fique bem esticada. Depois de colocado o couro, afere-se as escovas, superior e a inferior, respectivamente ligada na cápsula e no aterramento. Lembrando que as escovas devem ser muito próximas, porém não devem entrar em contato com a tira para assim acontecer o efeito das pontas. A madeira servirá de suporte para a estrutura do gerador, permanecendo fixo, evitando vibrações que possa atrapalhar o desempenho do gerador de Van Der Graff. A latinha servirá como cápsula, essa deve estar em contato com a escova superior para assim ser eletrizada.

Figura 1 – Gerador de Van Der Graff

Assim como o gerador de Van Der Graff, o gerador de impulso de tensão atua com o mesmo princípio em testar a capacidade dos equipamentos elétricos em suportar sobre- tensões, ou seja, descargas atmosféricas. Gerador de impulso é o termo usado para definir o gerador de apenas um pulso. Os geradores de impulso são então necessários para verificar as condições de suportabilidade dos equipamentos elétricos de alta tensão, quando submetidos a esforços dielétricos normalizados. Adicionalmente, os geradores de impulso de tensões são necessários na pesquisa e desenvolvimento de novos equipamentos elétricos e materiais isolantes, bem como no estudo dos fenômenos associados às altas tensões. (SCHAEFER, 2008) O gerador de Van Der Graff por atingir milhões de volts, pode ser aplicado em estudos físicos para acelerar partículas eletrizadas, por exemplo, os elétrons, fazendo com que essas partículas atinjam grandes velocidades para serem lançadas contra o núcleo atômico, provocando dessa forma reações nucleares.

2.2 Garrafa de Leyden

A garrafa de Leyden foi descoberta em 1795 na cidade de Leyden, Holanda. O primeiro capacitor de alta tensão utilizado e a primeira forma prática encontrada para o acúmulo de significantes quantidades de carga elétrica. Com a garrafa de Leyden, quantidades suficientes para produzir fortes faíscas elétricas podiam ser armazenadas, o que logo levou o melhor

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