ENILDO - Relatório De Laboratório - Gerador De Van Der Graaff

RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO: Gerador de Van der Graaff

Enildo Barbosa das Chagas Silva

Fabiano Oliveira da Costa

Lucas Jhordy de Jesus Bomfim

Marcos Paulo A. da Silva

RESUMO

Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton, o elétron e o nêutron. Diz-se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Esta condição é chamada de Equilíbrio Eletrostático. No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Para reproduzir estes processos utilizamos um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff ou gerador eletrostático de correia. 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. 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. No experimento com Gerador de Van der Graaff foram determinados os sinais das cargas de diversos materiais através de processos de eletrização, sendo o processo principal por atrito/indução.

Palavras-chave: Gerador de Van der Graaff. Experimentos. Eletricidade. Magnetismo.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................. 03

2 MATERIAIS UTILIZADOS............................................................................. 04

3 PROCEDIMENTOS / RESULTADOS............................................................ 05

3.1 Procedimentos............................................................................................. 05

3.1.1 Primeiro experimento.............................................................................. 05

3.1.2 Segundo experimento.............................................................................. 05

3.1.3 Terceiro experimento............................................................................... 05

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS....................................................................... 06

ABSTRACT....................................................................................................... 08

REFERÊNCIAS................................................................................................ 09

1 INTRODUÇÃO

Nas pesquisas relacionadas ao campo da Física Moderna é necessária à utilização de voltagens muito elevadas, voltagens essas que podem chegar aos milhões de volts. Essas voltagens são utilizadas para acelerar partículas eletrizadas como, por exemplo, os elétrons, fazendo com que essas partículas atinjam grandes velocidades. Após atingir tais velocidades as partículas são lançadas contra núcleos atômicos, provocando dessa forma reações nucleares que são então estudadas pelos físicos.

Foi pensando em conseguir altas tensões que, em 1929, o físico americano Robert Jemison Van de Graaff construiu o primeiro modelo de gerador, que acabou por receber o nome de Gerador de Van de Graaff em sua homenagem. Esse aparelho teve, e ainda tem larga aplicação na física atômica como também na medicina e na indústria. Nos laboratórios de ensino médio e superior utilizam-se modelos simplificados desse gerador para fins de demonstrações de eletricidade.

Esse gerador é composto por:

• Um motor;

• Dois cilindros;

• Um conjunto de correias;

• Um conjunto de escovas;

• Um terminal de saída, que na maioria das vezes é uma grande esfera de metal ou de alumínio.

O gerador de Van de Graaff funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Ao atingir a parte superior as cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas. Se durante o funcionamento do gerador aproximarmos o dedo ou um objeto de metal perceberemos leves descargas elétricas que ocorrem em razão da diferença de potencial (ddp).

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 Graaff, 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.

As cargas desenvolvidas na correia durante o contato destas com as polias aderem a ela e são por elas transportadas, elas vão se acumulando na esfera até que a rigidez dielétrica do ar seja atingida. Nos geradores de Van der Graaff usados em trabalhos científicos vemos que o diâmetro da esfera é