O risco da alta tensão em Geradores Eletrostáticos

2 de abril, 2016 às 20:04 | Postado em Eletricidade, Eletrostática

Prof. Lang, por que as altíssimas tensões elétricas produzidas por geradores de tensão eletrostáticos, como Van de Graaff, não são tão perigosas para o ser humano quanto a voltagem bem mais baixa da rede elétrica ou de capacitores grandes carregados? Como podemos modelar a corrente elétrica produzida por esses aparelhos?

Os geradores eletrostáticos tipo gerador de Van de Graaff, máquina de Winshurst, armazenam energia eletrostática, se constituindo portanto em capacitores carregados por algum processo que depende de eletrização por atrito, por contato e por indução. Neste caso energia mecânica é transformada em energia eletrostática.

Tais descargas em geradores eletrostáticos didáticos usualmente não são perigosas pois a energia eletrostática armazenada antes da descarga é pequena. Um gerador de Van de Graff com uma esfera de 10 cm de raio armazena no máximo uma carga de cerca de 3 microcoulombs – quando uma carga com tal valor existe na esfera, o valor do campo elétrico no ar próximo da esfera determina a ionização do ar, propiciando a descarga da esfera por efeito Corona -,  sob uma tensão de cerca de 300 kV, o que representa uma energia eletrostática de cerca de 0,5 J. Nota que os desfibriladores envolvem energias de centena de joules para produzir efeitos fisiológicos importantes.

O modelo para o processo de descarga de um gerador eletrostático é o de um capacitor de baixíssima capacitância (um gerador de van de Graaff com uma esfera com 10 cm de raio tem capacitância da ordem de picofarad),  carregado sob alta tensão, que é ligado a um resistor. Ou seja, o comportamento é o de um circuito RC e, portanto, a corrente inicia com seu valor máximo mas rapidamente está extinta, determinando apenas um pico de corrente alta com curtíssima duração.

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