Relatório De Física III - Anhanguera

1. INTRODUÇÃO

1.1. Objetivos

Demonstrar visualmente a existência das linhas de força através do mapeamento de campo elétrico gerado pela produção de uma tensão com um gerador de Van de Graaf excitando eletrodos de formatos diferentes, interpretando o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes, configuração das linhas de forças entre eletrodos de formatos diferentes e Interpretar o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes.

1.2. Fundamentos teóricos

Gerador de Van de Graaff Robert Van de Graaff (1901-1967), físico Americano, foi o criador do instrumento. Ele construiu o primeiro destes geradores que levou seu nome em 1931, com o propósito de produzir uma diferença de potencial muito alta (da ordem de 20 milhões de volts) para acelerar partículas carregadas que se chocavam contra blocos fixos. Os resultados das colisões nos informam das características dos núcleos do material que constituem o bloco.

Robert J. Van de Graaff e uma das primeiras versões do Gerador Van de Graaff

O gerador de Van de Graaff é um gerador de corrente constante, enquanto que a bateria é um gerador de voltagem constante, o que varia é a intensidade dependendo de quais os aparelhos que são conectados. O Gerador Van de Graaff é uma máquina que utiliza uma Correia Móvel para acumular Tensão Eletrostática muito alta na cavidade de uma Esfera de Metal. O gerador eletrostático tipo Van de Graaff, tem capacidade para 200 kV, sua esfera tem 18 cm de diâmetro, é removível e dispõe de conexões para aterramento. A sustentação é construída em acrílico e possui articulação na ligação com a base, mede 45 cm de altura. A correia de borracha tem 6 cm de largura e se movimenta sobre 04 polias (19 m de diâmetro), acionada por um motor elétrico de 1/8 de HP funcionando em 110 ou 220 V, conforme a sua rede local de energia e é munido de controle eletrônico da velocidade de rotação do motor. O conjunto está fixado em uma base metálica cujas dimensões são (40x30x2)cm. O conjunto é integrado por uma cuba de vidro, 7 eletrodos, 2 fixadores de eletrodos, 2 cabos de ligações e torniquete eletrostático.

1.3. Experimentos lúdicos com o Gerador de Van der Graaff

Há materiais onde os elétrons não se movem facilmente. Esses materiais são chamados de isolantes, mas há outros materiais que permitem que essas cargas se movam facilmente, como acontecem nos metais, esses materiais são chamados de condutores. Ao serem produzidas, as cargas permanecem na superfície do material isolante, até que sejam retiradas por um corpo condutor. Este fato é aproveitado para a construção dos geradores eletrostáticos do tipo Van der Graaff; tendo aparecido em 1930, destinam-se a produzir voltagens muito elevadas para serem usadas em experiências de física.

1.4. Funcionamento do Gerador de Van der Graaff

O princípio de funcionamento desse equipamento é da seguinte forma: um motor faz rodar uma esteira de borracha (isolante) que é friccionada em um conjunto de pontas metálicas que fornecem cargas à correia e estas são levadas para a parte interna da cúpula metálica que está num potencial negativo muito alto comparado com o potencial do solo através de novas descargas elétricas que ocorrem em novas pontas metálicas que estão no interior da cúpula. Estas cargas são conduzidas para a superfície externa da cúpula. Como as cargas são transportadas continuamente pela correia, elas vão se acumulando na esfera.

O esquema de funcionamento do gerador está mostrado conforme a figura abaixo:

1- Esfera de metal;

2- Eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para assegurar a ligação entre a

esfera e a correia;

3- Rolete superior;

4- Lado positivo da correia;

5- Lado negativo da correia;

6- Rolete inferior;

7- Eletrodo inferior;

8- Bastão terminado em esfera usado para descarregar a cúpula;

9- Faísca produzida pela diferença de potencial.

2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

2.1. Descarga em gases a alta pressão – Simulando um para raios

2.1.1. Material necessário

• Gerador de Van der Graaff

• Uma conexão de fio;

• Uma esfera de cabo isolante;

2.1.2. Objetivo

Escrever as condições necessárias para uma descarga elétrica. Observar a capacidade de condução elétrica do gás.

2.1.3. Procedimento Experimental

Ligamos o aparelho e aproximamos o bastão de teste da cabeça do gerador.

Gerador de correia com bastão

2.1.4. Resultado

Foi verificado que o gás em questão é o ar atmosférico. No momento em que aproximamos o bastão de teste ao Gerador ocorreu uma transferência visível de elétrons de um corpo para o outro. Essa transferência é denominada descarga elétrica, que é o rompimento de elétrons no ar.

Aproximação do bastão de teste junto à cabeça do gerador

A transferência é parecida com o fenômeno natural, os raios, possuindo até mesmo uma cor parecida, sendo esbranquiçado e com o espectro combinado do oxigênio e do nitrogênio. O raio algumas vezes parece possuir outras cores, quando ocorre em ambientes e meios diferentes. Em contraste com o amarelo das luzes artificiais, o raio pode parecer azulado e vice-versa.

2.2. Arrepiando os cabelos

2.2.1. Material necessário

• Gerador de Van der Graaff

• Uma pessoa

2.2.2. Objetivo

Observar