01 VAN DER GRAAFF

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LEANDRO BARBOSA DO NASCIMENTO
O PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E A DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR
SAN MARTINS
SETEMBRO/2015
 
LEANDRO BARBOSA DO NASCIMENTO
201102055611
O PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E A DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR
	
	Relatório apresentado ao professor Erval Gregório Rosa de Oliveira, do 4º Período do curso de Graduação em Engenharia Elétrica, da Universidade Estácio de Sá como requisito parcial para avaliação da disciplina de Física Experimental III. 
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SAN MARTINS
SETEMBRO/2015
INTRODUÇÃO.
O eletroscópio é um dispositivo que nos permite verificar se um corpo está eletrizado. Ele é constituído por uma esfera condutora, fixada em uma das extremidades de uma barra de metal, também condutora, e duas finas folhas de metal fixadas na outra extremidade da barra. A esfera condutora e as folhas de metal são separadas por um material isolante, como mostra a figura abaixo.
1º Caso - Descarga em centelha
É aquela constituída por uma sucessão de descargas rápidas, nas quais é emitida uma luz azulada característica, chamada centelha. A centelha, que todos conhecem, é luz emitida durante a ionização das moléculas.
Os raios são descargas em centelha, que se dão entre duas nuvens, ou entre uma nuvem e a Terra.
2º Caso - Descarga em arco ou arco voltaico
É uma descarga contínua; que emite luz muito branca e muito brilhante, e que provoca grande elevação de temperatura dos eletrodos, dando como consequência sua destruição progressiva.
O arco voltaico produz uma temperatura das mais altas que já se conseguiram na superfície da Terra: em torno de 4.000oC. A luz produzida pelo arco voltaico é intensíssima. Antigamente, os projetores de cinema, que necessitam de luz muito forte, usavam arco-voltaico. Antes de se inventarem as lâmpadas de incandescência muitas cidades usavam arcos voltaicos para iluminação de ruas.
Obtém-se facilmente o arco voltaico do seguinte modo: ligam-se dois pedaços de carvão aos polos de um dínamo que forneça diferença de potencial de algumas dezenas de volts, ou aos polos de uma bateria de acumuladores. Encostam-se os dois pedaços de carvão um no outro, de maneira que por êles passa uma corrente muito intensa. Depois se afastam, mantendo-os à distância de alguns milímetros, ou poucos centímetros. Entre êles se forma, então, o arco voltaico.
2. OBJETIVOS 
Descrever o funcionamento do eletroscópio de folhas, 
Reconhecer que as cargas elétricas (estáticas) se distribuem na superfície externa do condutor, 
Descrever o motivo desta distribuição de cargas.
3. MATERIAIS
01 Gerador eletrostático;
01 eletrodo com gancho e lâmina de alumínio 10 mm x 180 mm (dobrada ao meio);
01 esfera auxiliar;
01 cuba cilíndrica;
01 conexão elétrica preta com pinos de pressão;
01 conexão elétrica vermelha com pinos de pressão;
01 frasco de pó caulim (para evitar o travamento da correia);
01 lâmina de alumínio (usadas para embalagem de alimentos) 10 mm x 50 mm;
01 fita adesiva;
30 ml de óleo de rícino;
4. PROCEDIMENTO
Fixamos dois pedaços de papel alumínio na esfera, um internamente e outro externamente, conforme a figura a seguir, ligamos o gerador e observamos o ocorrido.
Logo após, aproximamos a esfera menor (a esfera auxiliar de descarga) da cabeça do gerador, como mostra a figura a seguir e novamente observamos o que ocorreu.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O funcionamento do gerador gera um campo elétrico, carregando eletricamente por condução as fitas de alumínio que estão fixadas nele. Por ficarem carregadas com a mesma polaridade da esfera, elas se afastam da superfície da esfera. Já nas fixadas na parte interna da esfera, nada acontece, pois neste local o campo elétrico é nulo. Nos condutores as cargas se concentram nas superfícies. O que se explica pela lei de Gauss.
“Qualquer excesso de cargas colocado em um condutor isolado se moverá inteiramente para a superfície do condutor. Nenhum excesso de carga será encontrado no interior do corpo do condutor”.
Podemos notar também que ao aproximarmos a esfera menor da cabeça do gerador ocorre uma descarga elétrica, ou seja, ocorre o aparecimento de uma ddp, pois na superfície da cúpula do gerador ocorre um sobre carregamento de cargas. Quando a distância entre o gerador e o objeto for pequena o suficiente para que o campo elétrico exceda a rigidez dielétrica do ar, ocorrem as faíscas.
Também verificamos que não existe isolante perfeito, sendo que o ar é um ótimo isolante elétrico, foi ionizado pelo gerador, desta forma só existe isolamento até certo ponto.
6. RESPOSTAS AOS QUESTIONAMENTOS LEVANTADOS NO GUIA DO EXPERIMENTO
-Cite três partículas fundamentais do átomo com o valor e o sinal de suas cargas elétricas?
R= são os prótons (+), nêutrons (NEUTRO) e elétrons (-)
-O que você entende por carga elétrica?
R= Carga elétrica é uma propriedade física fundamental que determina as interações eletromagnéticas. Esta carga está armazenada em grande quantidade nos corpos ao nosso redor, mas a percepção dela não ocorre facilmente.
-Expresse a lei das cargas de Coulomb?
R= A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q1 e q2) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.
-Compare a eletrização por atrito (contato) com a eletrização por indução?
R= 
Eletrização por atrito
Como o próprio nome diz, atritando-se, ou melhor, colocando-se dois corpos constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros em contato muito próximo, um deles cede elétrons, enquanto o outro recebe. Ao final, os dois corpos estarão eletrizados e com cargas elétricas opostas.
Eletrização por indução
Dizemos que a indução eletrostática é o fenômeno de separação das cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Portanto, esse tipo de eletrização pode ocorrer apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corpo neutro, sem que entre eles aconteça qualquer tipo de contato.
Eletrização por Indução
A indução ocorre quando se tem um corpo que esta inicialmente eletrizado e é colocado próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica de forma que a cargas de sinais contrario a do bastão tendem a se aproximar do mesmo. Porém, as de sinais iguais tendem a ficar o mais afastado possível. Ou seja, na indução ocorre a separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo neutro ou corpo induzido. 
-Quando a cuba cilíndrica esta carregada e uma tira de fita esta com sua extremidade colada na parte externa, ao se aproximar o bastão auxiliar, o que acontece?
R= O funcionamento do gerador gera um campo elétrico, carregando eletricamente por condução as fitas de alumínio que estão fixadas nele. Por ficarem carregadas com a mesma polaridade da esfera, elas se afastam da superfície da esfera.
-E quando a tira esta colada na parte interna da cuba?
R= nada acontece, pois neste local o campo elétrico é nulo. Nos condutores as cargas se concentram nas superfícies. O que se explica pela lei de Gauss.
“Qualquer excesso de cargas colocado em um condutor isolado se moverá inteiramente para a superfície do condutor. Nenhum excesso de carga será encontrado no interior do corpo do condutor”.
-O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
R= As linhas de força (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes aos vetores campo elétricos em cada pontodo espaço sob influência elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico.
-O maior valor que o campo elétrico pode assumir 
Sobre o material isolante, sem que o material conduza eletricidade é chamado de rigidez dielétrica. 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. Um gerador de Van de Graaff produz uma tensão alta o suficiente para "atravessar" o 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, o trovão. Quando a energia passa por ele, ioniza as moléculas de ar. Os átomos estimulados recebem energia suficiente para liberar elétrons permitindo a passagem da corrente. Quando os elétrons voltam para sua respectiva camada de valência, emite de volta a energia em forma de luz visível, no caso, numa frequência azulada, o raio.
7. REFERÊNCIAS
HALLIDAY, D., Resnick, R. Walker, J - Fundamentos de Física 3 – Tradução BIASI Ronaldo Sérgio de, - Rio de Janeiro: Livros técnicos e Científicos Editora, 7a Edição, 2007.
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/cargas.php
http://pt.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff 
FACULDADE ESTÁCIO DO RECIFE 
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
FACULDADE ESTÁCIO DO RECIFE 
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO