Artigo original do Luiz Ferraz Neto (LÉO)
Nota: Continuação de artigo. Esta parte foi publicada na revista Eletrônica Total 53 de 1993.
VARIANTES PARA MONTAGENS:
A) Autoindução ajustável
As faíscas produzidas na abertura do circuito primário, como dissemos, são originadas pela autoindução desenvolvida no próprio enrolamento que o produziu, dando nascimento a uma contracorrente de indução, cuja f.e.m. é muito maior que a d.d.p. aplicada pela bateria. Atente para esse fenômeno pois ele é a causa da famosa "inércia do elétron".
Um modo de ajustar o funcionamento da bobina de Ruhmkorff para o máximo desempenho é tornar essa autoindução adequada com o tipo de interrupção adotado. Isso se consegue dividindo-se o enrolamento primário em quatro setores.
Segure as extremidades de 4 fios magnéticos e proceda ao enrolamento como se fosse um só, em duas camadas. Feito isso corte os 4 fios e terá 4 enrolamentos primários independentes. Essas 8 pontas dos fios podem ser ligadas externamente e convenientemente para se obter a autoindução mais adequada ao bom funcionamento.
Interligando-se os quatro enrolamentos em paralelo, a autoindução chega ao mínimo; todos em série e concordância teremos um máximo. Todas as outras demais possibilidades terão autoindução com valor entre esses dois extremos. Escolha a mais adequada ao tipo de interruptor e desempenho, figura 1.
B) Interruptor eletrolítico
Nos terminais da bobina secundária há duas varetas metálicas (com cabos isolantes), uma das quais termina em ponta e a outra em um disco metálico de uns 4 cm de diâmetro. Entre a ponta e o disco salta a faísca, figura 2.
A distância máxima que os separa, com faísca ainda saltando, dá-se o nome de "comprimento de faísca" ou "distância explosiva". Essa distância é utilizada para classificar as bobinas. Serão consideradas pequenas (porém não menos didáticas) aquelas com 5, 10 ou 15 cm, de distância explosiva.
Medianas serão as bobinas com distância explosiva de 15 a 40 cm e grandes aquelas com mais de 40 cm. Algumas faculdades têm bobinas com faíscas com mais de 120 cm. A f.e.m. induzida entre os polos de uma bobina com 20 cm de distância explosiva é de uns 190 000 V.
Essa f.e.m. induzida, pela lei de Faraday, está totalmente condicionada (para um dado número de espiras do secundário) à rapidez com que varia o fluxo magnético que abraça o enrolamento, na unidade de tempo.
Para aumentar essa rapidez de variação de fluxo, temos que aumentar o número de interrupções por segundo da corrente na bobina primária. Todos os interruptores mecânicos só conseguem de 20 a umas 150 interrupções por segundo, dependendo da autoindução do primário. Uma técnica para obter-se um número bem maior de interrupções por segundo com recursos simples, é utilizar no lugar do interruptor mecânico, um interruptor eletrolítico que apresenta enorme eficiência.
Baseia-se na ação eletrolítica da corrente elétrica e oferece a dupla vantagem de preferir emprego de correntes muito mais intensas do que aquelas permitidas com baterias de pilhas. Esse interruptor tem o aspecto indicado na figura 3.
Um béquer, com 10% de ácido sulfúrico em água, dentro do qual se imerge uma lâmina de chumbo e um tubinho de vidro, de cuja extremidade selada a fogo sobressai uma ponta de platina de 1 ou 1,5 mm (um pedacinho de fio de platina de 3 cm é suficiente para a montagem).
Esse interruptor é ligado em série com a fonte de tensão (que pode ser de 110 V - tensão da própria rede, retificada ou não), uma lâmpada de 150 ou 200 W (pode ser um resistor de lastro de 56 ?, 20 W) e com o primário da bobina de indução.
A corrente vai do positivo (se adotar a retificação) da etapa retificadora para o fio da platina e daí passa, através da solução, para a lâmina de chumbo, continuando pelo enrolamento primário da bobina e termina no polo negativo da fonte de tensão. O uso da corrente alternada aumenta um pouco o rendimento do processo.
A corrente decompõe o ácido e na ponta de platina desprende-se oxigênio (e/ou hidrogênio). Como essa ponta tem reduzida superfície, o oxigênio se desprende em grande quantidade e desenvolve-se aí considerável quantidade de calor por efeito Joule (além de produzir uni barulhinho bem atrativo).
Isso vaporiza energicamente a água na ponta e a decompõe em oxigênio e hidrogênio. Em consequência disso, forma-se ao redor da ponta uma cobertura gasosa (vapor de água, hidrogênio e oxigênio) em tal proporção que isola a ponta da solução, interrompendo a corrente elétrica. Ao mesmo tempo, ocorrendo a interrupção e em virtude da autoindução no primário, produz-se uma extracorrente que produz uma faísca no local de interrupção. Esta faísca produz a combinação do hidrogênio e oxigênio para formar água, desaparecendo com isso a cobertura gasosa e assim o líquido restabelece contato com a ponta. O ciclo se repete em brevíssimo intervalo de tempo e assim a interrupção da corrente se sucede com grande rapidez. Com esse interruptor consegue-se facilmente de 1000 a 2000 interrupções por segundo, obtendo-se com isso faíscas generosas em forma de penachos. (*)
Vale a pena a construção desse interruptor eletrolítico, pois permite alimentação através da rede elétrica, produz uma corrente média bem superior aos tipos de interrupção que ainda veremos, além do que é mais um engenhoso trabalho de eletroquímica. A ideia básica deste interruptor nasceu da eletrólise da água (eletrodos de platina numa solução ácida). Faça um raciocínio abstrato e veja o que aconteceria se os eletrodos fossem, pouco a pouco, diminuindo de comprimento! (*)
Para uma explicação mais rápida para o fenômeno de interrupção da corrente na ponta de platina, serve a seguinte:
- O fio de platina torna-se incandescente devido à passagem de uma intensa corrente em uma reduzida área; o contato é suprimido pelo efeito da calefação. Ele é restabelecido no instante seguinte, devido ao resfriamento do fio e assim sucessivamente. Em pequenas bobinas essa interrupção pode chegar a 3000 por segundo; essa frequência depende da autoindução da bobina, das dimensões do fio de platina e da tensão aplicada ao primário.
