Van De Graaff

1 - OBJETIVO:

Descrever e identificar as linhas de campo elétrico produzidas por um par de eletrodos pontuais.

2 - INTRODUÇÃO TEÓRICA:

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons (+), nêutrons e elétrons (-).Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita conforme a figura 1. Quando um objeto possui a mesma quantidade destes elementos (prótons e elétrons), dizemos que ele está “eletricamente neutro”. Se os dois tipos de cargas não estiverem em equilíbrio, então existirá uma carga resultante, dizemos que o objeto está “carregado”, ou seja, possui carga elétrica. Um corpo carregado positivamente têm facilidade para perder elétrons e um corpo carregado negativamente têm facilidade de ganhar elétrons, com isso os tornando mais positivo ou mais negativo. Corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada. Porém para “existir” corrente elétrica entre dois pontos deve-se haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos.

Figura 1–átomo

Neste experimento iremos utilizar duas esferas metálicas imersas no ar atmosférico que ficarão submetidas a uma diferença de potencial. Estas esferas (eletrodos), serão conectadas a um gerador eletrostático e afastados entre si por uma distância.

Os campos gravitacional e elétrico são conservativos porque não perdem energia depois do evento realizado. Em outras palavras, quando retornamos à situação inicial, a energia inicial se mantém a mesma e o evento pode se repetir.

A linha de força é considerada uma linha imaginária, que cria uma forma geométrica para se ver um campo elétrico, sendo que em cada um dos seus pontos existe um vetor campo elétrico, isto pode ser visto na figura 2.

Figura 2 – Linhas de força

As linhas de força possuem algumas propriedades, dentre elas estão a de atração e repulsão. Estas linhas são tangenciais ao campo elétrico, onde podemos ver este fato na figura 3.

Figura 3 – Linhas de força tangenciais

Em nosso experimento faremos com que um material isolante, neste caso será o ar atmosférico, supere o ponto máximo em que um material isolante pode assumir diante de um campo elétrico sem que este material torne condutor, chamado de rigidez dielétrica.

Um gás pode ser condutor ou isolante, dependendo da suapressão, da distância entre os eletrodos e da diferença de potencialexistente entre eles.

3 - MATERIAL:

• Gerador eletrostático tipo Va der Graaff;

• Esfera metálica com bastão;

• Conexão com pino banana.

Figura 4 – Gerador Van der Graaff

4 - PROCEDIMENTO:

No gerador foi conectado o pino banana e em sua outra extremidade conectado a esfera com bastão metálico. Efetuada regulagem nas palhetas sobre a correia de borracha aumentando o atrito entre a correia e a roldana de polietileno sem que esta pare de se movimentar, ilustrado na figura 5.

Figura 5 – Tracionador da correia / roldana de polietileno

Ligada a chave on/off do painel e efetuado o aumento da velocidade de movimentação da correia através de um potenciômetro até chegar ao seu máximo.

Foi aproximada a esfera do bastão a cabeça esférica do gerador, aumentando e diminuindo esta distância gradativamente.

5 - RESULTADOS:

Após ser aproximado a esfera do bastão a cabeça do gerador, foi gerado centelhamentos entre os duas esferas acompanhado de um ruído, como pode ser visto na figura 6. A medida que era aproximado este bastão as centelhas ficavam mais visível, e conforme era aumentada a velocidade da correia aumentava também a intensidade destes clarões. Após o equipamento ser desligado, foi verificado que a cabeça do gerador continuava carregada eletricamente, e efetuada