Forças em capacitores assimétricos submetidos a altas tensões

Abstract

Este trabalho trata de forças que atuam em capacitores assimétricos quando são utilizadas fontes de alta tensão. Estas forças são as responsáveis pelo fenômeno conhecido por "efeito Biefeld-Brown" que se acreditava ser um novo princípio físico envolvendo eletromagnetismo e gravitação. Capacitor assimétricoé um capacitor cujos eletrodos possuem geometria bastante diferenciada um do outro. Os resultados experimentais mostram que o capacitor, quando sob alta tensão, fica submetidoà ação de uma força resultante produzida pela colisão deíons formados no ar (vento iônico) em volta dos eletrodos. A força resultante produz o chamado 'efeito levitação' que faz o capacitor flutuar em pleno ar. O sistema desenvolvido tem sido utilizado em demonstrações em sala de aula para estudantes dos cursos de graduação e pós-graduação em física da UFSC e para colegas do departamento de física, provocando grande excitação e discussões sobre o assunto. Palavras-chave: capacitor assimétrico, alta-tensão, eletromagnetismo,íons, vento iônico.This work deals with electrical forces on asymmetric capacitors when a source of high voltage is used. These strengths are responsible by the phenomenon known as "Biefeld-Brown effect" believed to be a new physical principle due to the electromagnetism and gravitation. Asymmetric capacitor is a capacitor whose geometry of the electrodes differs from each other. The experimental results show that when a high voltage is applied to the capacitor a resulting force acts on it, which is produced by the collision of the ions that are formed in the air (ionic wind) at vicinities of the electrodes. This resulting force promotes the so called "levitation effect" that makes the capacitor floating in the air. The system developed here have been used in classroom demonstrations for undergraduate and graduate students of the Federal University of Santa Catarina and for colleagues of the physics department provoking great excitement and discussions on the subject. Keywords: asymmetric capacitor, high voltage, electromagnetism, ions, ionic wind. IntroduçãoEm experimentos realizados com válvulas de raios-X na década de 1920, Thomas Townsend Brown (1905-1985 descobriu uma força resultante atuando na válvula quando esta era ligada. Desde então este fenômeno ficou conhecido como efeito Biefeld-Brown e acreditouse tratar de um novo princípio do eletromagnetismo e gravidade. Esta descobertaé creditada a Brown, porém leva também o nome de seu orientador Paul Alfred Biefeld (1867-1940), professor de física na Universidade de Denison, Ohio, na América do Norte.A descoberta de Brown mostra que quando uma alta voltagem (∼ 1 kV DC)é aplicada em um capacitor assimétrico, uma força resultante na direção de um dos eletrodosé observada. Por capacitor assimétrico quer se dizer um capacitor cujas dimensões físicas de seus eletrodos são bastante diferentes. Por exemplo, um com grandeárea (uma placa metálica) e outro comárea muito pequena (um fio). Segundo Brown o fenômeno se dá no vácuo, porém quando nas condições ambientes acredita-se ...