Gerador De Van De Graaff

RELATÓRIO 3: GERADOR DE VAN DER GRAAFF

UBERABA – MG

2013

RELATÓRIO 3: GERADOR DE VAN DER GRAAFF

Relatório apresentado à Universidade de Uberaba, como parte das exigências da disciplina de Física Geral e Experimental II, na aula prática realizada no laboratório no dia 03/abr/2013, do curso de Engenharia de Produção.

UBERABA – MG

2013

Sumário

1. Introdução 4

2. Objetivo 5

3. Materiais Utilizados 5

4. Metodologia 5

5. Resultados e Análises 6

6. Conclusão 7

7. Bibliografia 8

 

1. INTRODUÇÃO

• Gerador de Van Der Graaf:

O Gerador de Van Der Graaf recebe este nome devido a seu criador, Robert Van Der Graaf, cientista norte-americano do século XX. Sua maior invenção pode gerar milhões de volts ( medida de eletricidade ),e tal energia é usada em laboratórios para acelerar partículas eletrizadas,como prótons e elétrons,fazendo com que estas partículas atinjam grande velocidade. Após terem atingido tal velocidade, são lançadas contra núcleos atômicos (átomo é a menor parte da matéria,e seu núcleo é formado por pequenas partículas,chamadas de prótons ou nêutrons) gerando explosões,estas que são estudadas por físicos. (É isto o que ocorre no LHG,o Grande Colisor de Hádrons).

No gerador de Van Der Graaf, encontramos uma haste de metal que suporta uma esfera,também de metal. Dentro dessa haste, uma correia em movimento é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Esta correia,que,como está em movimento,subirá para o local onde se localiza a esfera. Ao a atingir, as cargas eletrizadas da correia serão transferidas para a superfície interna do metal,que serão então distribuídas para todas superfície da esfera metálica, esta, que ficará repleta de cargas elétricas ( prótons [cargas positivas] ou elétrons [cargas negativas] ). Podemos perceber um pequeno choque ao aproximar uma haste de metal,ou nosso dedo, da esfera. Isso acontece devido a atração (ou repulsão) de cargas elétricas ( elétrons se repelem com elétrons, assim como prótons se repelem com prótons, enquanto que prótons atraem elétrons ).

• Gaiola de Faraday:

Um condutor, quando carregado, tende a espalhar suas cargas uniformemente por toda a sua superfície. Se esse condutor for uma esfera oca, por exemplo, as cargas irão se espalhar pela superfície externa, pois a repulsão entre as cargas fazem com que elas se mantenham o mais longe possível umas das outras. Os efeitos de campo elétrico criados no interior do condutor acabam se anulando, obtendo assim um campo elétrico nulo.

O mesmo acontece quando o condutor não está carregado, mas está em uma região que possui um campo elétrico causado por um agente externo. Seu interior fica livre da ação desse campo externo, fica blindado. Esse efeito é conhecido como blindagem eletrostática.

Para provar esse efeito, o físico britânico Michael Faraday fez, em 1836, um experimento para provar os efeitos da blindagem eletrostática. Ele construiu uma gaiola de metal carregada por um gerador eletrostático de alta voltagem e colocou um eletroscópio em seu interior para provar que os efeitos do campo elétrico gerado pela gaiola eram nulos. O próprio Faraday entrou na gaiola para provar que seu interior era seguro. Esse experimento ficou conhecido por “Gaiola de Faraday”.

Assim, a blindagem eletrostática também ficou conhecida por gaiola de Faraday e esse efeito é muito utilizado em nosso dia a dia. Como exemplos podemos citar os carros e aviões, que atuam como gaiolas de Faraday, nos protegendo caso sejamos atingidos por uma descarga elétrica, contrariando o pensamento popular de que os pneus do carro é que fazem essa proteção. Construções também são feitas utilizando blindagem eletrostática, a fim de proteger equipamentos eletrônicos.

Essa blindagem pode ser vista facilmente, para isso pegue um celular ou um rádio ligado e embrulhe-o em papel alumínio. O alumínio vai agir como a gaiola de Faraday, o celular e o rádio poderão perder o sinal.

• Lei das pontas ou Poder das Pontas:

O poder das Pontas; um instrumento simples, constituído por um “cata-vento” elétrico, ou torniquete eletrostático. Quando se carrega um condutor de forma não esférica, como é o caso do torniquete eletrostático, a sua superfície será uma superfície equipotencial, porém a densidade de cargas e o campo elétrico serão variáveis de ponto para ponto. Próximo das pontas do torniquete a densidade de cargas e o campo elétrico são elevados, uma vez que as extremidades tem o mesmo potencial, o local de menor raio terá maior densidade superficial de cargas. Sendo o campo elétrico, na face externa de um condutor, proporcional à densidade superficial de cargas, o campo elétrico será mais elevado nos pontos onde o condutor tiver superfície com raio de curvatura menor. Considerando o torniquete eletrostático, que possui pontas agudas, e portanto raio de curvatura pequeno, o ar atmosférico é ionizado com cargas de mesmo sinal que as do torniquete, provocando a repulsão das pontas e o seu giro.

• Vento Elétrico:

As cargas positivas em um polo atraem intensamente os elétrons das partículas de ar vizinhas. Alguns desses elétrons se desprendem, de modo a ficarem as partículas carregadas positivamente.Tais partículas carregadas ou íons repelidos pelas cargas do polo deslocam-se para o lado oposto arrastando consigo varias partículas de ar. A chama da vela se inclina para um polo, forçada por uma