Gerador de Van der Graaf

ÍNDICE

Índice.......................................................................................................Página 2

Introdução................................................................................................Página 3

Materiais..................................................................................................Página 4

Métodos...................................................................................................Página 5

Discussão dos Resultados......................................................................Página 6

Conclusão................................................................................................Página 7

Conceitos dos membros do grupo...........................................................Página 8

Referências..............................................................................................Página 9

INTRODUÇÃO

O gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática inventada pelo engenheiro americano Robert Jemison Van de Graaff. No ano de 1929, ele decidiu se dedicar à área da Física Atômica por conta de uma conferência que assistiu de Marie Curie que o motivou a pesquisar mais sobre o assunto.

Como resultado dessas pesquisas, acabou surgindo o gerador de Van de Graaff que teve aplicação em várias áreas de conhecimento como a indústria e a medicina. Alguns anos após o seu desenvolvimento, ele já era utilizado como acelerador de partículas, máquina indispensável para esclarecer a constituição do átomo.

Podemos perceber a presença de processos de eletrização no funcionamento do gerador de Van de Graaff, como o contato e o atrito, e desta maneira, entender como são causadas as reações geradas pela máquina de Van de Graff, como por exemplo, o porquê dos cabelos levantarem ao encostar-se a ela.

MATERIAIS

        Para construção do Gerador de Van de Graaff, são necessários os seguintes materiais: correia, escovas ou pentes metálicos, roletes, coluna de apoio, esfera e motor.

• Correia: Pode ser usada uma correia feita de material isolante (como um lençol de borracha), com aproximadamente 1m de comprimento e 4,5 cm de largura. É importante que não seja condutora.
• Escovas ou pentes metálicos: Dois pentes metálicos (superior e inferior).
• Cilindros ou roletes: Foram usados dois roletes: um superior e um inferior.
• Coluna de Apoio: Para a montagem da coluna deve ser usado um tubo de plástico rígido, preferencialmente de PVC.
• Cúpula de Descarga, domo ou esfera: É possível utilizar duas tigelas de salada de aço inoxidável apoiadas sobre as bordas uma da outra. 
• Motor: bateria de 12volts e uma base para apoiá-la.

MÉTODOS

Inicialmente, há a separação de cargas elétricas com o contato entre a superfície interna da correia e a do rolete inferior, onde o rolete fica negativo e a superfície interna da correia fica positiva.

Após a separação de cargas, os íons positivos do ar são depositados na superfície externa da correia, as moléculas do ar são transportadas e recolhidas pelo terminal esférico, onde se concentram gerando alta tensão elétrica. Isso ocorre por meio do Efeito Corona, que é a ionização de moléculas do ar, no pente metálico.

Com o contato, o rolete fica com cargas elétricas negativas (elétrons sobrando) e a superfície interna da correia adquire cargas positivas (falta de elétrons). Caso a correia esteja frouxa, a eletrização por contato não acontecerá da forma adequada.

Por causa do movimento, as cargas distribuídas na correia ficam em uma maior área que no rolete, logo, a densidade superficial de cargas na borracha se mostra menor que no rolete. Por causa disso, o campo elétrico entre o rolete inferior e as extremidades do pente metálico se torna acentuado. Então, os elétrons livres das extremidades do pente metálico são rebatidos até a estrutura do motor (onde o pente está ligado) e os “cantos” adquirem cargas positivas.

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DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Os vértices possuem a capacidade de gerar campo elétrico cuja energia é suficiente para arrancar elétrons de moléculas do ar. Desta forma, no espaço entre as pontas e o rolete inferior, aparece uma mistura de elétrons e íons positivos das moléculas de ar (que seria o plasma, 4° estado da matéria). Os elétrons são puxados pelas pontas positivas, enquanto os íons positivos são puxados para o lado do rolete negativo.

Entre o rolete e as pontas existe a correia de borracha e sendo assim, os íons positivos das moléculas de ar se chocam com a face externa da borracha e nela se aprisionam. Em seguida, são levadas para a cúpula do gerador.

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