Geradores de Van de Graaff têm a finalidade de produzir altas
diferenças de potencial. Consistem em uma esfera metálica onde é
acumulada a carga proveniente de uma correia em movimento. A carga é
inicialmente depositada na parte inferior da correia, que está aterrada
(potencial V = 0, ver figura), e é extraída da correia quando atinge a parte
superior, que está no potencial V0, fluindo para a esfera metálica. O
movimento da correia é mantido por um pequeno motor.
a) Em um gerador em operação, a carga transportada por unidade de
comprimento da correia é igual a λ = 1,25 x 10-7 C/m. Se a taxa com
que essa carga é transferida para a esfera metálica é dada por
i = 5,0 x 10-9 C/s, qual é a velocidade da correia?
b) Um fenômeno muito atraente que ocorre em pequenos geradores
usados em feiras de ciências é a produção de faísca, decorrente de
uma descarga elétrica, quando um bastão metálico aterrado é aproximado da esfera carregada do
gerador. A descarga elétrica ocorre quando o módulo do campo elétrico na região entre a esfera e o
bastão torna-se maior que a rigidez dielétrica do ar, que vale Erd = 3,0 x 106 V/m. Para simplificar,
considere que a esfera de um gerador e a extremidade do bastão equivalem a duas placas metálicas
paralelas com uma diferença de potencial de V = 7,5 x 104V. Calcule a distância entre elas para que a
descarga ocorra.
