Fisica Experimental 03 - Exp 2 Gerador de Vander Graft_Final

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Instituição: Universidade Estácio de Sá
Campus: Santa Cruz
Curso: Engenharia Elétrica
Relatório de Física Experimental 3.
Experimento 2: Gerador de Van der Graft
Fabrício Valentim dos Santos Dias
Matricula: 201201455677
Abril de 2014
SUMÁRIO
1.2. Introdução........................................................................ 
1.3. Objetivos......................................................................... 
1.4. Esquema de Montagem .................................................. 
2.0. Procedimentos Experimentais......................................... 
3.0. Resultados....................................................................... 
4.0. Conclusões do experimento............................................. 
5.0. Bibliografia.......................................................................
1.2 Introdução: 
A Energia estática é a carga elétrica de um corpo cujos átomos apresentam um desequilíbrio 
em sua neutralidade. A eletrostática é o ramo da eletricidade que estuda os comportamentos e as 
propriedades das cargas elétricas em repouso em um corpo que de alguma forma ficou 
eletricamente carregado, também denominado de eletrizado. O fenômeno da eletricidade estática 
ocorre quando os átomos de um determinado corpo perdem ou ganham elétrons, ficando dessa 
forma carregado positivamente ou negativamente. O estudo da eletrostática teve início com Tales de 
Mileto no século VI a.C. Tales fez experimentos com o âmbar, uma resina amarelada, com o intuito 
de explicar o fenômeno da atração que ocorria com o material. Os gregos, também no século VI, 
utilizavam o âmbar como meio para atrair pequenos objetos como, por exemplo, pedaços de palha. 
Os gregos atritavam o âmbar com um pedaço de pano, dessa forma ele atraía os objetos.
Tales deu início aos estudos da eletrostática, no entanto foi Coulomb que realizou estudos 
sistemáticos e quantitativos da estática, demonstrando que atração e repulsão entre as cargas 
elétricas são inversamente proporcionais ao quadrado da distância entre elas.
O estudo da eletrostática é dividido em três partes, que correspondem aos tipos de eletrização. São 
elas: eletrização por atrito, eletrização por contato e eletrização por indução.
Eletrização por Atrito:
Pode-se eletrizar um corpo atritando-o á outro, fazendo com que um deles perca elétrons, e 
consequentemente deixando-o com carga elétrica (positiva ou negativa).
As cargas dos corpos eletrizados desse modo possuem carga de sinais opostos.
Um exemplo é quando passamos um pente várias vezes no cabelo, o pente fica carregado, 
podemos perceber isso o aproximando a pequenas partículas de papel. Funciona com qualquer coisa 
de plástico que se esfrega no cabelo. 
Eletrização por Contato:
Ao se pegar um corpo eletrizado e encostá-lo em um neutro, este cede uma parte de sua 
carga ao corpo neutro, deixando-o com carga de mesmo sinal que o primeiro. Suponhamos que uma 
das esferas seja a esfera "A" e a outra, esfera "B", digamos que a esfera "A" está eletrizada 
negativamente e a esfera "B" está neutro, ao entrarem em contato, os elétrons em excesso na esfera 
"A", espalham-se pelo conjunto. Assim, "A" continua negativa, mas com um menor número de 
elétrons em excesso e "B", que estava neutro inicialmente, eletriza-se negativamente. Logo, como 
as duas esferas estão eletrizadas com cargas de mesmo sinal elas se repelem saindo do contato.
Mas, se considerarmos as esferas "A" e "B" como condutores de mesmas dimensões, após o contato 
eles terão cargas iguais.
(QA + QB)/2
Eletrização por Indução:
Na eletrização por atrito e por contato, há obrigatoriamente a necessidade do contato físico 
entre os corpos. Na eletrização por indução isso já não é necessário e é por isso que esse processo 
recebe esse nome.Quando dois corpos, A e B, sendo A positivamente eletrizado e B um corpo 
eletricamente neutro, são colocados próximos um do outro sem haver contato. As cargas positivas 
de A atraem as cargas negativas de B. Se aterrarmos o corpo B, as cargas elétricas negativas da terra 
vão se deslocar para o corpo B. Retirando o condutor que aterra o corpo B só depois afastar o corpo 
A. Temos então que o corpo B fica negativamente eletrizado. Este processo é chamado de 
eletrização por indução.
E foi com estes conceitos que montamos o nosso gerador de VAN DER GRAAF, que 
constitui – se em uma maquina eletrostática, que foi inventada por Robert Jemison Van der Graaf 
por volta de 1929. A maquina foi logo usado em física nuclear, para produzir tensão muito elevadas, 
desta forma empregada em aceleradores de partículas.
O gerador básico com excitação por atrito é composto por uma correia de material isolante, 
dois roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metálicos e uma coluna de 
apoio. Os materiais mais usados para coluna são o acrílicoou o PVC. Os roletes são de materiais 
diferentes, ao menos um deles isolante, para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de 
rolamento com a correia. O motor gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas 
para a superfície externa da correia através das escovas. A correia transporta essas cargas entre a 
terra e a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, que se localiza no exterior dela, não gere 
campo elétrico sobre o rolete superior. Assim cargas continuem a ser extraidas da correia como se 
estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas.
Exemplo básico de um GERADOR DE VAN DER GRAAF:
 
Figura 1- Gerador de Van der Graaf
1.3. Objetivos : 
Demostrar através de um projeto o funciomento da energia estática, para isto utilizaremos o 
gerador de VAN DER GRAAF. Com a intenção de gerar um campo elétrico, demostrando os fatores 
envolvidos para a sua existência tais como: eletrização por atrito, transportes de cargas elétricas, 
potencial elétrico
1.4 Esquema de Montagem/Equipamentos utilizados:
O Método desenvolvido nessa experiência permite demonstrar através do experimento para 
demonstrar e comprovar a existência de energia elétrica gerada a partir do atrito do Gerador de 
Van Der Graaf, e explicação teórica das experiencias apresentadas e desenvolvidas em sala. 
Nesse experimento utilizou-se:
→ Gerador de Van Der Graaf
→ Cabos Pino banana 
→ Fita Crepe.
→ Tiras de alumínio
→ Pedaços de papel picado
→ Pás de forma hélice preso a suporte
→ Terminal condutor de descarga boleado.
 
2.0Procedimentos experimentais:
Esse experimento foi divido em 4 experimentos relacionado a transferência de cargas, e 
polarização das mesmas, e suas respectivas informações a partir de observações tomadas foram 
utilizadas para explicar questões apresentadas nos resultados do experimento. Todo utilizando o 
gerador de Van der Graaf .
 1 – Experimento Chuva de Papel (confete):
Pegou-se um copinho de café colocou-se confete (papel picado) prendeu-se com a fita crepe 
na cabeça do gerador sob atuação do campo elétrico do gerador, ao ser ligado, observou-se que 
alguns papeis picados voaram formando uma especie de chuva de papel picado, e outros ficaram 
aderidos no copo.
2 – Elevando tiras de papel:
Quando ligou-se o gerador teve inicio uma chuva de papel, notou-se papel picado voando 
pela sala devido a atuação do campo elétrico
3 – Conduzindo vento elétrico:
Prendeu-se a cima do gerador um suporte fixo onde encontrava-se um hélice feita de 
alumínio prendeu-se na parte superior do gerador e ligou-se o gerador, observou-se que a pá do 
hélice, começou a girar a medida que o campo elétrico aumentava. Saindo do seu estado de inercia, 
começou a admitir velocidade constate.
4 -Elevando tiras de papel Alumínio:
Prendeu-se nas laterais do gerador com a fita crepe duas tiras de papel alumínio; Observou-
se, ao ligar o gerador que o papel alumínio ficou ascendente saindo de sua condição normal sob a 
atuação do campo elétrico do gerador.
5 – Produzindo um para raios:
Prendeu-se ao gerador via cabo pino banana a ponteira do gerador como na foto abaixo:
Ligou-se o gerador, nessa especie de martelo temos uma ponta aterrado ligada a uma taxinha 
Quando era apontada esse local de aterramento era conduzido uma especie de raio ligando o 
gerador ao ponto de aterramento. 
3.0 Resultados:
A seguir serão apresentadas as anotações do experimento, com o que foi observado no 
desenvolvimento de bancada de cada experimento que se sucedeu com suas explicações técnicas 
embasadas em conceitos adquiridos em sala de aula.
1 – Experimento chuva de papel, por quê o papel saiu voando? E explicação do experimento 
2 também, pois trata-se da mesma experiencia.
R: Adotaremos um sistema, convencionado onde por observações de maneira de carga de 
cada material onde polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem, quando damos um ponto de 
descontinuidade em uma folha de papel temos que cada papel picado fica polarizado com 
positivamente ( + ) e outros ficam polarizado negativamente ( - ), quando ligamos o gerador temos 
um campo elétrico regido ( + ) logo todos os papeis picados que estiverem polarizado igual ao 
campo ( + ) papel ( + ) essa é a condição para o confete sair voando, caso seja campo ( + ) papel ( - ) 
haverá uma atração de pois polos diferentes se atraem.
3 – Experimento do Hélice que gera um vento elétrico, Por quê aconteceu?
R:Quando temos o hélice temos ali na ponta de cada pá uma polarização diferente 
essa polarização quando entra no campo elétrico do gerador quando ele é ligado, campo é gerado e 
sua intensidade aumentada, faz com que o hélice admita uma velocidade constante e toda vez que 
ocorre uma volta do hélice essa polarização é invertida garantido assim essa velocidade no instate 
de maior intensidade.
4- Experimento 4 - 2 tiras duplas de alumínio, Por que aconteceu?
R: Quando ela são presas as duas fitas de alumínio admitem uma polaridade que por acaso é 
igual ao do campo elétrico formado pelo o gerador de Van der Graaf , logo quando o gerador é 
ligado os pedações das tiras de Alumínio começam a se afastar do gerador apenas permanecendo 
em contato o local onde está preso com a fita crepe, logo quando temos a polarização do gerador 
temos que o Alumínio esta polarizado igual ao campo elétrico. Por isso esse movimento contrario 
ao campo elétrico do gerador. 
5 – Experimento 5 – Produzindo um para-raios, por que aconteceu?
R: A energia armazenada no campo elétrico que fica armazenado no gerador tem a tendencia 
natural de descarregar em qualquer ponto terra, logo quando ligamos o gerador houve um grande 
acumulo de energia a volta do gerador, o ponto da taxinha que está aterrada houve uma descarga 
elétrica pois o gerador esta tão carregado que a primeira camada ioniza o ar perto da taxinha e 
descarrega o gerador para a terra, logo esse poder de ionização é explicado pelo poder das 
pontas,Poder das pontas é a capacidade dos corpos eletrizados de se descarregarem pelas pontas. 
Em outras palavras, o Poder das Pontas se resume na facilidade que as cargas elétricas terão para 
entrar e para sair por lugares ponteagudos.A carga elétrica em excesso num corpo condutor 
distribui-se apenas pela superfície exterior do corpo e concentra-se nas zonas mais pontiagudas (ou 
de menor raio), rarefazendo-se nas restantes.
Na proximidade dos corpos existem sempre no ar átomos e moléculas ionizadas. Havendo 
grande concentração de cargas elétricas numa ponta (zona pontiaguda) dum corpo, haverá atração 
para a ponta dos íons de sinal contrário às cargas na ponta e repulsão dos íons com o mesmo sinal. 
Os íons que são atraídos provocam a descarga da ponta. Por sua vez, os movimentos de partículas 
junto da ponta originam novas ionizações no ar e o fenómeno de descarga da ponta aumenta.Nas 
regioes pontiagudas a densidade superficial de cargas eletricas é maior do que em regioes planas ou 
arredondadas , por isso desse fenomeno
 
4.0 Conclusões do experimento e Respostas as questões propostas:
O Gerador eletrostático do tipo Van der Graaff consiste em um aparelho onde existe uma 
correia de material isolante usada para transportar cargas elétricas que são acumuladas em uma 
esfera metálica, Esta correia é movimentada por um pequeno motor. Existem dois pentes metálicos, 
que respondem pela troca de carga entre a terra e a correia, na parte de baixo e entre a correia e a 
esfera metálica, na parte de cima.
Suponha que haja transferência de cargas negativas do pente inferior aterrado. Esta transferência 
se dá pelo arrastamento da camada de ar que fica entre o pente e a correia. Neste caso o pedaço da 
correia que está se atritando fica com excesso de cargas positivas.
Este pedaço de correia "caminha" até o topo do aparelho, onde se encontra o pente superior, que 
está ligado internamente à esfera metálica. Neste ponto há transferência de cargas negativas da 
esfera para a correia, através do pente (Poder das Pontas), de modo a neutralizar as cargas positivas 
que chegam pela correia isolante.
As cargas negativas, que passam da esfera para a correia, deixam atrás de si, na esfera, um 
excesso de cargas positivas e, assim, o terminal (esfera metálica) começa a acumular cargas 
positivas que dão origem a diferenças de potencial de milhares de volts. O nosso gerador é capaz de 
gerar faíscas elétricas de 240 milimetros, o que corresponde a tensões superiores a 240.000 Volts.
O gerador de Van de Graaff produz diferença de potencial da ordem de muitos milhões de volts. Um 
feixe de partículas energéticas pode ser produzido, permitindo-se que partículas com carga, tais 
como elétrons ou prótons, caiam através dessa diferença de potencial. Na medicina tais feixes são 
largamente usados no tratamento de certos tipos de câncer. Na física, feixes de partículas aceleradas 
podem ser usados numa variedade de experiências de fragmentação de átomos.
5.0 Bibliografia:
1. 1. TIPLER, P. A., MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros - eletricidade e 
magnetismo, ótica. 5.ed. LTC, 2006. 2. HALLIDAY, D.