Gerador de Van de Graaff e interação corporal carregada entre

Universidade Federal do Espírito Santo

Centro de Ciências Agrárias

Engenharia Industrial Madeireira

Física III

Gerador Van de Graaff e interação entre corpos carregados

Abraão Emerick Melo - 2011204903

Danilo Dutra Danézio - 2011204759

Alegre

2013

1.Introdução:

O gerador de Van de Graaff (figura 1) foi desenvolvido pelo Engenheiro americano Robert Jemison Van de Graaff (1901 – 1967) que, motivado por uma conferência que assistira de Marie Curie, passou a se dedicar a pesquisas no campo da Física Atômica. Uma das consequências destes estudos é a construção do gerador que leva seu nome, o qual tem aplicação direta em estudos experimentais da eletrostática.

Figura 1. Gerador de Van de Graaff.

Um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.

O fato de a carga elétrica se transferir integralmente de um corpo para outro quando há contato interno, constitui o princípio básico do gerador de Van der Graff, onde no equilíbrio de um pequeno condutor com carga positiva o campo elétrico é nulo. Um pequeno condutor com uma carga q se localiza no interior da cavidade de um condutor de maiores dimensões. À medida que o potencial do condutor aumenta, a força de repulsão exercida sobre cada carga sucessiva trazida a sua proximidade também aumenta. A carga é transportada continuamente por meio de uma corrente transportadora.

Nesse contexto, o estudo tem por demostrar a existência, e, o comportamento das cargas elétricas em diferentes corpos.

2. Objetivo:

O objetivo geral desse trabalho foi avaliar as cargas elétricas.

Os objetivos específicos foram:

1. Eletrização por atrito, contato e indução;

2. Poder das pontas;

3. Descargas atmosféricas e princípio de funcionamento de um para-raios;

4. Linhas de campo elétrico;

5. Princípio de funcionamento de um eletroscópio;

6. Atração e repulsão entre cargas elétricas;

7. Condutores e isolantes;

8. Distribuição de cargas em condutores.

3. Materiais utilizados:

• Gerador de Van de Graaff;

• Esfera auxiliar em alumínio com cabo e borne;

• Lâmpada fluorescente;

• Papel alumínio;

• Tesoura;

• Base isolante de isopor;

• Algodão;

• Flanela de pano;

• Óleo de Rícino;

• Sementes de grama;

• 2 cabos de ligação (banana/banana)

4. Metodologia:

1ª Parte: Eletrização por atrito, contato e indução

Inicialmente foi explicado o princípio de funcionamento do gerador. Em seguida, usou-se uma esfera auxiliar para demonstrar forças de atração e repulsão e centelhamento. Foram feitas, considerações, pelo professor sobre materiais condutores e isolantes e comportamento das cargas elétricas.

2ª Parte: Poder das Pontas (demonstração pelo professor):

Conectou-se o torniquete eletrostático na esfera e logo após ligou-se o gerador e observou-se o que aconteceu.

3ª Parte: Distribuição de cargas elétricas nos corpos (demonstração pelo professor):

Foram cortadas algumas tiras finas de papel alumínio (3mm x 100mm). O gerador foi descarregado para fixar uma das pontas das tiras de papel alumínio com fita adesiva na esfera. Ligou-se o gerador e observou-se o que ocorreu com as fitas. Desligou e descarregou o Gerador. Conectou-se o eletroscópio de folha, ligou-se o Gerador e observou-se o comportamento das lâminas de alumínio do eletroscópio. Pegou-se com as mãos fiapos de algodão e aproximou-os da esfera. Observou-se o que aconteceu. Foram escolhidas 2 mulheres com cabelos compridos e soltos ,tomando cuidado com as partes girantes do gerador. As voluntárias ficaram de pé sobre a base isolante de isopor com o gerador desligado e descarregado, em seguida, com as duas mãos apoiadas na esfera do gerador e afastadas de qualquer outro objeto. Logo em seguida ligou-se o gerador e observou-se o que aconteceu.

4ª Parte: Campo Elétrico e Linhas de Campo:

Aproximou-se uma lâmpada fluorescente da esfera do gerador eletrostático em funcionamento, segurando-a com a mão e observou-se o que aconteceu;

Utilizando cabos de ligação, a base acrílica e a cuba de vidro (l) conectou-se um par de eletrodos ao Gerador, colocou-se o óleo de rícino na cuba de acrílico (de modo a cobrir os eletrodos) e espalharam-se as sementes de grama sobre o óleo, ligou-se o gerador e observou-se o comportamento das sementes.

5. Discussão:

1ª Parte: Eletrização por atrito, condução e indução.

A princípio, foi feita uma apresentação pelo professor do Gerador Van de Graaff. Este é uma máquina que utiliza uma Correia Móvel para acumular Tensão Eletrostática muito