Gerador Van de Graaff) Um aparelho comum de laboratório para obter altas voltagens e gerar eletricidade estática é o gerador Van de Graaff, inventado pelo físico norte-americano Robert J. Van de Graaff em 1931 para fornecer as altas voltagens necessárias para os primeiros aceleradores de partículas. Imagine que o professor coloque sua mão sobre a cúpula de um gerador de Van de Graaff que está eletrizado sob uma alta tensão, evidenciado pela repulsão eletrostática entre os fios do seu cabelo. O professor não corre risco algum de se machucar quando encosta a cúpula de 10.000 V do gerador. Contudo, o professor poderia sofrer uma lesão grave se formasse uma conexão elétrica com uma tomada de 1274 V normal. O que explica a diferença?
Passo 1
Então, vamos lá! A questão fala sobre o gerador Van de Graaff, aquele dispositivo que gera altas voltagens e eletricidade estática. O cenário é que um professor toca a cúpula de um gerador carregado a 10.000 V e não se machuca, mas se conectar a uma tomada comum de 1274 V, pode se lesionar seriamente. Vamos precisar entender um pouco sobre voltagem, corrente elétrica e como elas afetam nosso corpo para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é voltagem. A voltagem, ou diferença de potencial elétrico, é a força que empurra os elétrons através de um condutor. Ela é medida em volts (V). Mas a voltagem por si só não determina se uma corrente elétrica será perigosa para o corpo humano.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre corrente elétrica. A corrente é o fluxo de elétrons que passa por um ponto em um determinado tempo, medida em ampères (A). É a corrente elétrica que realmente pode causar danos ao corpo, dependendo de sua intensidade.
Passo 4
A resistência elétrica do corpo humano também é importante. O corpo tem uma certa resistência que depende de vários fatores, como a umidade da pele. A resistência é medida em ohms (Ω). A relação entre voltagem (V), corrente (I) e resistência ® é dada pela fórmula de Ohm:
Passo 5
No caso do gerador Van de Graaff, mesmo com uma alta voltagem de 10.000 V, a quantidade de carga elétrica (e, portanto, a corrente) que ele pode fornecer é muito baixa. Isso significa que, mesmo que a tensão seja alta, a corrente que passa pelo corpo do professor é mínima, o que geralmente não é perigoso.
Passo 6
Por outro lado, uma tomada comum de 1274 V (embora o valor real seja geralmente 127 V ou 220 V, dependendo do país) pode fornecer uma corrente muito maior, pois está conectada à rede elétrica que tem capacidade para fornecer muita energia rapidamente. Se o professor formasse um circuito entre a cúpula do gerador e a tomada, uma corrente grande poderia passar pelo corpo dele, causando sérios danos ou até mesmo sendo fatal.
Passo 7
Portanto, a diferença de segurança não está apenas na voltagem, mas principalmente na capacidade de fornecer corrente elétrica. O gerador Van de Graaff limita a quantidade de corrente disponível, tornando o choque menos perigoso, enquanto a tomada de energia fornece corrente suficiente para ser perigosa mesmo com uma voltagem menor.
Resposta
A diferença na segurança ocorre porque, apesar do gerador Van de Graaff ter uma voltagem alta (10.000 V), ele fornece uma corrente muito baixa, o que não é suficiente para causar danos ao corpo humano. Já uma tomada comum de 1274 V pode fornecer uma corrente alta, potencialmente perigosa, resultando em lesões graves se houver uma conexão elétrica.