Como construir um gerador Van de Graaff

Autor: 
John Zavisa

Se você é um conhecedor de mecânica, pode construir um pequeno gerador Van de Graaff com despesas mínimas, uma vez que as peças podem ser obtidas no comércio ou podem ser fabricadas. Por outro lado, você pode comprar o equipamento ou um gerador pronto. Acesse os links no final desse artigo para ter mais idéias. O que vem a seguir é uma lista de materiais que podem ser usados na construção de um gerador Van de Graaff.

  • Motor - motor usado com 1/3 hp e 1.780 rpm.
  • Correia - um pedaço de tubo cirúrgico. NÃO USE BORRACHA PRETA! A correia deve ser isolante.
  • Cilindro inferior - um pedaço de nylon com 7,6 cm de diâmetro e 7,6 cm de comprimento, com uma coroa no meio. O cilindro foi perfurado para segurar um eixo de motor com chave de 5/8 de polegada e coberto com fita de silicone, disponível em lojas de ferragens; use 25mm de largura e 20mm de espessura.
  • Cilindro superior - um pedaço de nylon com 5 cm de diâmetro e 5 cm de comprimento, com uma coroa no meio.
  • Escova superior e inferior - dois pedaços de tiras trançadas de aterramento.
  • Esfera - duas tigelas de salada de aço inoxidável apoiadas sobre as bordas uma da outra.

Cilindros
Pode-se usar a técnica do cilindro negativo/positivo. Os resultados são muito melhores do que os de um cilindro neutro. Saiba que materiais quer usar e depois procure nas lojas de ferragens. Existem materiais na lista triboelétrica que são facilmente encontrados. Evite usar folhas de alumínio ou qualquer outro metal que possa quebrar ou lascar. Se o alumínio lascar, vai se prender na correia, causando um curto-circuito no gerador. Você deve colocar uma coroa nos cilindros, faça a saliência do meio como um pequeno barril. Uma vez aberto o furo central nesses cilindros no diâmetro correto para passar os eixos, eles devem ser "coroados". Coroar um cilindro é fazer rebaixos nos extremos de maneira que a região central fique ligeiramente mais alta que as extremidades. Esse procedimento manterá a correia centrada sobre o rolete enquanto ele funciona.

Correia
O tubo cirúrgico funciona muito bem. É durável, fácil de manter limpo e de trabalhar. Compre o tubo em uma boa loja de ferragens ou de suprimentos médicos. Será preciso cortar o tubo para fazer uma correia lisa. Use uma tesoura ou infle o tubo. Faça um círculo e sobreponha as pontas levemente. Faça um corte com 45º de ângulo sobre as pontas, cortando até o fim. Junte as extremidades e cole-as com cola de borracha. Esse procedimento ajuda a correia a passar pelos cilindros.

Lembre-se de que a correia não pode ser condutora. Evite usar qualquer material que seja preto, pois provavelmente contém carbono, que é condutor em altas voltagens que o gerador Van de Graaff desenvolve. A largura da correia deve ser o mais próxima possível da do cilindro para garantir que a escova "revista" a correia e não perca carga para o cilindro.

Escovas
As escovas precisam ser de um material condutor como o metal. Quanto menores e mais afiadas forem as pontas da escova, melhor é a sua performance. Tente variar a distância entre as escovas e os cilindros. Não deixe que as escovas entrem em contato com a correia. Isso criará fragmentos e sua correia será destruída. Separar os fios finos dos fios de aterramento funciona bem e é recomendado.

Motor
O motor é o aspecto menos crítico do gerador Van de Graaff. Obviamente, você quer um com potência suficiente para girar a correia. Procure em lojas de conserto de motores. Praticamente todos os pequenos motores disponíveis servirão para esse projeto. De preferência, não use um que desenvolva menos de 1000 rpm. A velocidade determina a rapidez com que o gerador se carrega, não confunda com a quantidade de carga que é produzida.

Esfera
Qualquer esfera oca de metal serve. 

Construção
Segue dica de montagem:

  1. monte o cilindro inferior no eixo do motor;
  2. monte a escova inferior no suporte do motor;
  3. feche a unidade inferior.

Não use madeira para o fechamento: ela é fácil de ser trabalhada, mas absorve umidade do ar, o que pode ter um efeito contrário no gerador. Faça a "capa" com plástico. Plaxiglas de lojas de ferragens funciona muito bem. Lembre-se de deixar um acesso para colocar a correia no cilindro e deixe uma abertura na parte de cima para ligá-la ao cilindro superior.

Para a montagem da coluna foi usado um tubo de PVC de 15 cm de diâmetro e 81 cm de comprimento. Monte uma ponta do tubo na parte de cima do suporte e faça furos na outra ponta. Você coloca o cilindro superior na parte de cima do tubo com um parafuso ou grampo passando por eles.

    Dependendo de como o cilindro superior for montado ao tubo, talvez seja necessário ligá-lo à correia antes de montá-lo. Depois disto é só unir a outra ponta ao cilindro inferior e fechar o suporte.

    Finalmente, você está pronto para montar a esfera e a escova superior. Para fazer isso, corte o fundo de uma das tigelas de salada. Use uma “ligação de metal” condutora para ter certeza que o aterramento trançado se prenda ao interior dos recipientes. Em seguida, coloque as tigelas em um redutor de PVC de 15 cm para 10 cm. Insira a ponta de 10 cm do redutor no furo da tigela e use silicone como vedação. Agora, direcione a ponta da escova da correia de aterramento para dentro do redutor e monte tudo. Talvez você tenha que trabalhar um pouco para conseguir a melhor distância de separação na montagem do cilindro superior.

    Finalmente, tudo que você tem que fazer é colocar o redutor sobre o PVC. Certifique-se de que a escova esteja virada para a correia e do mesmo lado que a escova inferior. Você tem seu próprio gerador Van de Graaff.

    É uma boa idéia aterrar um pedaço de fio ao suporte do motor, porque você pode tocar a outra ponta na esfera quando o desligar. Isso vai impedir que você leve um pequeno, porém desagradável choque quando tocar no interruptor. Caso queira descarregar a esfera sem ter que desligá-lo, tenha em mente que se você não segurar a ponta do fio durante o processo, vai receber um choque ao pegá-lo.