Relatório Laboratorio De Fisica - Gerador De Van De Graaff

GERADOR DE VAN DE GRAAFF

RELATÓRIO DE LABORATÓRIO - FISICA III

4º Série

SUMÁRIO

1. Resumo 3

2. Objetivo 3

3. Introdução Teórica 4

4. Resultados e Discussão 4

5. Conclusão 19

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 20

1. Resumo

Nessa atividade, duas esferas metálicas imersas no ar atmosférico, foram submetidas a uma diferença de potencial na ordem de 240,000 volts. Essas esferas denominadas eletrodos, foram conectadas a um gerador eletrostático ( 1.200.000 volts/s) e afastadas entre si a uma distância d de tal forma a ocorrer a ruptura dielétrica do ar, ocasionando descargas elétricas visíveis entre os eletrodos.

2. Objetivos

 Experimento 01

• Identificar os eletrodos ânodo e cátodo;

• Classificar os gases como condutores de terceira espécie, dentro da família dos condutores;

• Reconhecer a importância da pressão e da distância entre eletrodos na capacidade de condução elétrica num gás;

• Descrever as condições necessárias para que se estabeleça uma descarga elétrica num gás sob pressão atmosférica.

 Experimento 02 e 03

• Mapear a configuração das linhas de força entre eletrodos de vários formatos;

• Interpretar, a partir das linhas de força, o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes;

• Identificar e descrever uma blindagem para o campo elétrico;

• Identificar e descrever o poder das pontas.

3. Introdução Teórica

Gerador de Van de Graaff

Este equipamento 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 teve aplicação direta em várias áreas do conhecimento como na medicina e na indústria.Nas escolas, este aparelho é destinado ao estudo experimental da eletrostática. 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.

4. Resultados e Discussão

 Experimento 01:

A descarga em gases sob pressão atmosférica.

• Ligue o gerador e aproxime a esfera menor da esfera maior.

• Observe o fenômeno e procure justificá-lo.

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.

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• Justifique o fato da mistura gasosa envolvente (ar atmosférico) passar de isolante para condutora de eletricidade.

O ar tem uma resistência muito alta, impedindo que a corrente passe por ele. Mas para tensões muito altas (como exemplo, um raio) o ar vira um condutor. Comportamento semelhante de um material dielétrico. Um gerador de Van de Graaff produz uma tensão alta o suficiente para "atravessar" o ar.

• No momento em que o gás deixa de ser isolante, o campo elétrico possui certo valor entre os eletrodos.

• Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade?

A rigidez dielétrica de certo material é um valor limite de campo elétrico aplicado sobre a espessura do material (kV/m), sendo que, a partir deste valor, os átomos que compõem o material se ionizam e o material dielétrico deixa de funcionar como um isolante

• Justifique o ruído e a cor azulada verificados durante a descarga elétrica ocorrida no ar.

Quando ocorre a descarga através da formação de um fino canal ionizado no ar, o ar no interior desse canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus Celsius. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da descarga e, portanto há uma rapidíssima elevação da temperatura do gás dentro do canal no momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gás, a pressão cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido à elevação da pressão se expande violentamente, produzindo uma expansão brusca.

O estalo que ouvimos é decorrência dessa expansão brusca, uma pequena explosão que gera uma onda sonora.