fisica 3 Gerador de Van der Graaff

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FACULDADE ESTÁCIO DE SÁ
Acadêmicos:
Karla Karoline Coelho Simplício RA: 201509425993
Polliana Rodrigues Gonçalves RA: 201607451557
Thaynara Dark R. T. da Silva RA: 201602339945
GERADOR DE VAN DER GRAAFF
Relatório nº 1
Física III
03 de março de 2017
INTRODUÇÃO
Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula). Diz – se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Pode-se estender este raciocínio à matéria em geral. 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. 
Eletrização por atrito
Ocorre quando atritamos dois corpos de substâncias diferentes (ou não), inicialmente neutros, e haverá transferência de eletros de um corpo para o outro, de tal forma que um corpo fique eletrizado positivamente (cedeu elétrons), e outro corpo fique eletrizado negativamente (ganhou elétrons). A eletrização por atrito é mais forte quando é feita por corpos isolantes, pois os elétrons permanecem nas regiões atritadas.
Eletrização por contato
Considere duas esferas de metal eletrizadas:
A esfera A esta eletrizada positivamente e todos os seus pontos possuem potencial elétrico negativo, ao contrário da esfera B que está neutra e seu potencial elétrico é nulo. Portanto existe diferença de potencial entre as esferas.
Quando encostamos as duas esferas, a diferença de potencial elétrico (Q) que existe entre elas, faz com que os elétrons da esfera negativamente carregada (A) passem espontaneamente para a esfera neutra (de menor potencial).
Esse fenômeno acontece com frequência na vida de todos. Por exemplo, quando tomamos choque ao encostar em um objeto que não tem ligação nenhuma com energia elétrica que possa justifica-lo.
Eletrização por indução
Sejam duas esferas metálicas A e B (A carregada negativamente e B neutra), afastadas como mostra a figura 1ª. Ao aproximarmos as duas esferas, a presença de cargas negativa presente em A, provocará uma separação de cargas em B (fig. 1b). Essa separação de cargas é chamada de indução.
Se ligarmos um condutor da esfera B até a terra (fig. 2a), as cargas negativas que foram repelidas, escoarão para a terra de maneira natural, de modo que a esfera B passe a ficar eletrizada positivamente (fig. 2b). A esse processo damos o nome de eletrização por indução.
(2B)
Para reproduzir estes processos é utilizado 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.
Nas escolas e universidades este aparelho é destinado ao estudo experimental da eletrostática. 
O gerador é um aparelho com os seguintes componentes:
Uma esfera metálica oca, chamada de cúpula,
Um motor,
Dois roletes,
Uma correia feita de um material isolante, como o acrílico, por exemplo,
Uma coluna de sustentação isolante,
Chapas metálicas contendo dentadas na forma de pentes.
A correia é conectada ao motor através de um dos roletes e ao centro da esfera metálica pelo outro rolete. No centro da esfera, ela vai entrar em contato com uma chapa metálica, que é ligada à própria esfera, essa chapa é chamada de ponta coletora. O movimento da correia lembra o movimento de uma esteira, no entanto, ela estará colocada na vertical, nesse movimento da correia, ela passa sempre atritando-se com as chapas metálicas dentadas, arrancando elétrons. Esses elétrons são conduzidos pela correia até o interior da esfera, onde o campo elétrico é nulo, a correia então deposita, através das pontas coletoras, os elétrons na cúpula. Na esfera, os elétrons tendem a ocupar a sua superfície externa, em razão repulsão elétrica entre eles. Mantendo o motor do gerador ligado, a quantidade de cargas na superfície da esfera vai aumentando consideravelmente, o que faz aumentar muito a tensão elétrica nessa região, essa tensão pode chegar a milhões de volts. Se aumentarmos o raio da esfera, podemos alcançar tensões ainda maiores, uma tensão de grande magnitude acaba escoando para o ar através de uma descarga elétrica.
A seguir listaremos alguns experimentos feitos com o gerador em laboratório.
OBJETIVOS
Mostrar através dos experimentos a existência da eletricidade estática e as formas de eletrização: atrito, contato e indução.
PROCEDIMENTOS
Chuva de confetes: Eletrização por contato.
Objetivo: reconhecer a influência e a ação do campo elétrico.
Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:
 Gerador de Van de Graaff
01 copo descartável de 50 ml
Pedacinhos de papel picado
Fita adesiva
Com o gerador desligado, colocamos o papel picado no copo descartável e com a fita adesiva aderimos na parte superior da esfera. 
Ligamos o gerador e observamos o ocorrido, o papel começou a “pular” do copo descartável.
Elevando tiras de papel:
Objetivo: reconhecer a influência e a ação do campo elétrico.
Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:
Gerador de Van de Graaff
4 tiras de papel
Fita adesiva
Com o gerador desligado, colamos as tiras de papel ao redor da esfera com fita adesiva.
Ligamos e gerador e observamos as tiras de papel se afastar da esfera.
Simulando para-raios
Objetivo: reconhecer a influência e a ação do campo elétrico.
Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:
Gerador de Van de Graaff
Esfera com cabo
Fita adesiva
Ligamos o gerador a outro globo metálico menor, onde havia uma tachinha fixada no mesmo, a fim de simular um para raios, ao ligar o equipamento, aproximamos o globo menor do globo maior, e vimos um “raio” e faíscas atingindo a superfície do globo menor, e ao girarmos o globo menor posicionando a tachinha na direção do globo maior observamos que o “raio” e as faíscas cessaram.
Arrepiando o cabelo de uma pessoa
Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:
Gerador de Van de Graaff
Uma pessoa com os cabelos soltos e secos.
Com o gerador desligado, uma pessoa com os cabelos secos e soltos, calçada, colocou as duas mãos sobre a esfera.
Ligamos o gerador e observamos os seus cabelos ficarem em pé.
Vento elétrico
Objetivo: reconhecer a influência e a ação do campo elétrico.
Para realizar este experimento, os seguintes materiais são necessários:
Gerador de Van de Graaff
Torniquete elétrico
Pino banana
Com o gerador desligado e descarregado, colocamos o pino banana com pivô no orifício existente no topo da esfera do gerador, encaixamos a agulha no torniquete de forma a manter o torniquete na posição horizontal.
 Ligamos o gerador e observamos o torniquete girar.
 
CONCLUSÃO
A partir dos experimentos realizados no laboratório e de todos os conceitos estudados, é possível avaliar as diversas formas de eletrização.
Chuva de confetes:
Nesta experiência, temos convencionado na teoria que, polos diferentes se atraem e iguais de repelem. Ao picarmos o papel, cada pedaço do mesmo acaba ficando polarizado, parte positivo e parte negativo. Ao ligarmos o gerador, o mesmo gera um campo elétrico positivo, e o que ocorre é que a parte do papel que ficou polarizada positivamente sai voando, e a partepolarizada negativamente fica aderida ao copo.
Elevando tiras de papel:
Quando a tira de papel é presa ao gerador, admite uma polaridade igual à do gerador, e se afasta do mesmo, ficando presa somente pela fita adesiva.
Simulando para-raios:
Ao ligarmos o gerador, o mesmo acumula energia, que tende a se descarregar em qualquer ponto, mas ao aproximarmos uma “ponta” essa carga tende a ir a sua direção, pois há maior facilidade em seguir este caminho, seguindo o princípio do poder das pontas, que diz que a energia tem maior facilidade em “sair” por lugares pontiagudos. 
Arrepiando o cabelo de uma pessoa: 
Ocorre que a pele do ser humano é em parte condutora e transfere a carga desses íons para o corpo que se espalham e se descarregariam para a terra se estivéssemos descalços, provocando um pequeno choque elétrico. 
Mas, como estamos calçados, esse calçado isola o nosso corpo da terra, então essas cargas se distribuem por cima do corpo, por causa da sua mesma polaridade (elas se afastam para que ao longo do corpo haja equilíbrio entre as forças de repulsão das partículas carregadas). 
Quando sobem para a cabeça, as cargas eletrificam as moléculas do couro cabeludo e dos cabelos, que se repelem e fazem com que o cabelo fique em pé (para afastar cada fio do centro das cargas e do corpo - a superfície da cabeça). 
Quando as cargas se descarregam o cabelo gruda ou se afasta enquanto existe movimentação de cargas e desce em definitivo quando há descarga. (Pela mão ou pela humidade na pele ou do ar). 
Vento elétrico:
Em cada ponta do hélice colocado no topo do gerador, temos uma polaridade diferente, e quando ligamos o equipamento é gerado o campo que faz com que o hélice comece a girar por conta dessas polaridades que se invertem cada vez que o hélice completa uma volta, tendendo assim a uma velocidade constante.
REFERÊNCIAS
RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; WALKER, Jearl / LTC. Fundamentos de Física 3 – 4˚ Ed. 1996, SERWAY.
Site da Wikipédia – Acesso em 02/04/2017.
<http://www.wikipedia.org/wiki/Gerador_de_Van_de_Graaff
Site Brasil escola – Acesso em 02/04/2017
<http://www.infoescola.com/fisica/gerador-de-van-de-graaff/