Van der Graaff relatorio

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Universidade Estácio de Sá – Santa Cruz
Professora:Thiago Alvarenga
Disciplina: Física Experimental III
Introdução:
Os efeitos elétricos que ocorrem nas proximidades de cargas elétricas são associados à existência de um campo elétrico no local, este interage com a carga de prova.
Um exemplo típico é a interação do cabelo de uma pessoa com a tela de uma televisão convencional, pois as cargas elétricas da televisão interagem com os cabelos deixando-os eriçados.
É importante perceber que um campo elétrico só pode ser detectado a partir da interação do mesmo com uma carga de prova, se não existir interação com a carga significa que o campo não existe naquele local.
Objetivo:
Visualizar e determinar experimentalmente como funciona o gerador de Van der Graaff e através dele aprender conceitos relacionados a eletricidade, potencial de uma caixa esférica, campo elétrico e cargas.
Materiais utilizados:
Gerador de Van Der Graaff
Torniquete Elétrico
Tiras de papel
Copinho com pequenas bolas de isopor
Desenvolvimento e Cálculos:
No decorrer do experimento o professor nos depara com a seguinte questão: Qual a carga da cuba eletrolítica no Gerador de Van der Graaff? Portanto Trazemos abaixo nosso comentário.
 Para que haja eletrização, é necessário é que a correia o cilindro e os roletes sejam de materiais diferentes, ou seja, eles não podem ter a mesma tendência em ganhar ou perder elétrons. Caso os materiais sejam os mesmos, não evidência eletrização entre eles.
Segue abaixo a tabela da série triboelétrica para análise:
	Série Triboelétrica - Alguns materiais
	
Mais positivo
(cede elétrons)
Mais negativo
(recebe elétrons)
	Pele de mão humana (seca e sem gordura)
	
	Vidro
	
	Cabelos humanos secos e sem gordura
	
	Acrílico
	
	Lã
	
	Papel (sulfite, guardanapos, papel enxugar mãos, etc)
	
	Borracha de balões inflados
	
	Plástico PVC, PP, vinil  (canudinho, sacos plásticos, forros de pvc, etc)
	
	Teflon
	
	O material mais acima na tabela  cede elétrons para o material mais abaixo quando atritados entre si.
	
	
Informações prévias sobre qual material cederá elétrons numa eletrização por atrito, foram consolidadas por meios de experimentos e disponibilizadas numa  tabela  chamada “Série Triboelétrica”.
Um material numa posição mais alta na tabela cede elétrons para outro material situado abaixo. Assim, o "acrílico" cederá elétrons quando atritado com "papel", pois se localiza, na Série Triboelétrica, acima do "papel".
Quando atritados entre si "pele humana" cederá elétrons para o canudinho; o canudinho ficara "negativo"  e a pele dos dedos, ficara "positivo" .
Podemos descobrirque no contato rolete de PVC - tira de borracha, a superfície do rolete captura elétrons da correia e o rolete fica com cargas negativas (excesso de elétrons) e a superfície interna da  correia de borracha com cargas positivas (falta de elétrons) eessas cargas positivas, captadas pelas pontas do pente metálico que fica dentro da cuba eletrolítica superior  se espalham pela superfície da mesma deixando carregado positivamente o Van Der Graaff. 
1º Experimento: Tiras de papel (cabelinho)
Prendeu-se na parte de cima do gerador algumas fitas de papel e ao ligarmos o gerador podemos ver que as fitas se afastam da bola formando uma outra esfera.
Isso acontece pós o gerador forma um campo elétrico e através da condução irá carregar eletricamente as fitas de papel. Com o carregamento as fitas ficam com a mesma polaridade do globo, então elas se afastam da superfície da esfera. O campo elétrico fica perpendicular a esfera, porém mesmo assim dificulta a visualização do sentindo e polaridade do campo porque as tiras assumem a polaridade do campo elétrico (positivo e negativo), então elas se repelem de qualquer maneira.
2º Experimento: Torniquete Elétrico
No experimento realizado observamos o que ocorre com as cargas quando um corpo pontiagudo é eletrizado.
Realizando o experimento, ao ligar o gerador, o torniquete fica eletrizado adquirindo o mesmo potencial da esfera, pelo alto potencial e pelo poder das pontas, o campo elétrico nas extremidades do torniquete fica muito elevado. Este campo elétrico elevado provoca ionização das moléculas que compõem o ar ao redor das pontas carregando-as com cargas de mesmo sinal das pontas, desta forma estes íons são repelidos e lançados no sentido contrário das pontas. Por causa da lei da ação e reação os íons empurram as pontas do torniquete com a mesma força que recebe ao ser lançados formando o vento elétrico, por isso, o torniquete passa a girar no sentido contrário do vento iônico. 
Exposto isso, destacamos a segunda ocorrência e a terceira lei de Newton (para cada ação há uma reação de força e direção iguais e sentido oposto) para explicar por que o torniquete elétrico fica girando ao receber a carga gerada pelo Gerador de Van der Graff.
3º Experimento: Bolinhas de isopor
Assim que colocado um copo plástico com as bolinhas de isopor , as bolinhas começam a se mexer para fora do copo plástico.
Podemos observar isso porque a esfera está eletrizada positivamente e as bolinhas são leves e estão neutralizadas, ou seja, tem cargas positivas. Sendo assim elas acabam se repelindo e podem grudar em qualquer corpo de carga diferente. Sabemos que o isopor e o plástico não são condutores mas assim que formado o campo elétrico o ar se transforma em plasma e vira esse condutor.
4º Experimento: Bastão Eletrolítico
Neste experimento usamos o bastão eletrolítico que estava presente junto com o gerador de Van der Graaff. Para realizar o experimento, ligamos o gerador e percebemos que sempre que quando aproximávamos o bastão a cuba ocorria o efeito corona que é o efeito que ocorre devido às partículas de ar, de poeiras e a alta umidade (vapor dágua) encontrada em torno dos condutores, que quando submetido a um campo elétrico muito elevado e intenso, tornam-se ionizadas e, como consequências, emitem luz, por isso que quando aproximávamos um ao outro acontecia uma espécie de “mini raio” ou centelha entre os dois e quando isso acontecia era uma forma dos materiais igualarem a ddp(quando a ddp estava muito alta a cuba descarregava no bastão).
Fatos importantes:
É interessante notar que o campo elétrico gerado era muito forte porém a distância máxima entre as partes para a ocorrência da centelha era de aproximadamente 5cm;
Quando ocorria a centelha a ddp foi a mesma, e a carga acabava, repedindo esse processo toda as vezes que a ddp estava alta;
É bom ressaltarmos que os efeitos corona provocam perdas de eletricidade que podem variar de alguns quilowatts até algumas centenas de quilowatts
O efeito corona normalmente aparece nas superfícies dos condutores das linhas de transmissões de energia elétrica,
O objectivo dos pára-raios normalmente é mal compreendido. Muitas pessoas acreditam que eles "atraem" os relâmpagos. Na verdade, é melhor dizer que eles fornecem um caminho de menor resistência até o solo ao conduzir as enormes correntes eléctricas quando ocorrem as descargas dos relâmpagos.
Gaiola de Faraday
O porquê do interior da cuba não possuir carga nem campo é porque acontecia a blindagem eletrostática que diz que quando um condutor é carregado ele tende a espalhar suas cargas uniformemente por toda a sua superfície. 
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.
Perguntas:
Um condutor esférico tem raio de dois metros;
Qual a carga q máxima que pode receber sem haver descarga ou faiscamento?
(Dado: Rigidez dielétrica do ar seco: 3x106 V/m)
E= ( 1 / 4π0) . (Q/Q²)
3x106 = 1/ 4π(8,85x10-12) . (Q/22)
Q = 1,33x10-3 c
Qual o potencial máximo da esfera?
V= ( 1 / 4π0) . (Q/r)
V= 1/ 4π(8,85x10-12) . (1,33x10-3/2)
V= 6MV
Tem como existir carga sem campo elétrico? (pesquisa)Sim, já que a carga tem existência independente do campo e se resume em prótons,elétrons,ou concentração deles,que existem por si só.
Conclusão:
Concluímos que com a realização dos quatro experimentos com o Gerador de Van Der Graaff que se trata de uma máquina eletrostática que quando em funcionamento produz um campo elétrico que transmite carga para qualquer corpo que entre em contato. E esse campo se forma através da deposição de cargas na superfície externa da correria usando o ar para se transportar.
Por outro lado vimos que a presença da gordura deixada pela mão limita a capacidade de carga do Gerador.