Relatório da aula prática Campo Elétrico

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FÍSICA EXPERIMENTAL III 
 
Relatório da aula prática do dia: 
 
Campo Elétrico 
Gerador de Van de Graaff 
 
 
 
Turma 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. 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. 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 conseqüências 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. 
Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática. A máquina foi logo 
empregada em física nuclear para produzir as tensões muito elevadas necessárias em 
aceleradores de partículas. 
Versões pequenas do gerador de Van de Graaff são freqüentemente vistas em 
demonstrações sobre eletricidade, produzindo o efeito de arrepiar os cabelos de quem tocar na 
cúpula, isolado da terra, pois o cabelo fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que 
conseqüentemente se repelem. 
 
2. Esquema Funcional e Materiais 
 
 
• esfera de metal 
• eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para assegurar a ligação entre a 
esfera e a correia 
• rolete superior 
• lado positivo da correia 
• lado negativo da correia 
• rolete inferior 
• eletrodo inferior 
• bastão terminado em esfera usado para descarregar a cúpula 
• faísca produzida pela diferença de potencial 
 
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 na correia são o acrílico ou o PVC. Os roletes 
são de materiais diferentes, ao menos um deles condutores (como Teflon e alumínio), 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 continuam a ser extraídas da correia como se estivessem indo 
para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas. O terminal pode atingir um 
potencial de vários milhões de Volts, no caso dos grandes geradores utilizados para 
experiências de física atômica, ou até centenas de milhares de Volts nos pequenos geradores 
utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino. 
Geradores profissionais utilizam sistemas eletrônicos, para depositar carga na correia, 
eliminando assim as instabilidades de desempenho causadas pela excitação por atrito e 
permitindo regulação precisa da tensão obtida. A operação dentro de câmaras de alta pressão 
contendo gases especiais permite maior densidade de carga na correia sem ionização, 
aumentando a corrente que carrega o terminal. 
3. Desenvolvimento 
1 - Justifique a razão pela qual o ar em torno da esfera deixa de ser neutro e passa a conduzir 
Quando uma área delimitada por um condutor sofre variação de fluxo de indução magnética é 
criada entre seus terminais uma força eletromotriz (fem) ou tensão devido à Indução 
Eletromagnética. Se os terminais estiverem ligados a um aparelho elétrico ou a um medidor 
de corrente esta força eletromotriz ira gerar uma corrente, chamada corrente induzida. Este 
fenômeno é chamado de indução eletromagnética, pois é causado por um campo magnético e 
gera correntes elétricas. A corrente induzida só existe enquanto há variação do fluxo, 
chamado fluxo indutor. 
2 - Compare com o fenômeno dos raios em dias de tempestade. 
Durante as tempestades violentas as nuvens se carregam intensamente de eletricidade. Saltam 
então faíscas gigantescas dessas nuvens para a Terra, ou entre duas nuvens próximas que 
tenham cargas de sinais opostos. Essas faíscas são os raios. Essa descarga elétrica arranca 
elétrons das moléculas dos constituintes do ar, isto é, ioniza essas moléculas. Quando se dá a 
ionização, que nesse caso é muito violenta, a luz é produzida. Essa luz é o relâmpago. A 
descarga aquece muito o ar por onde passa, e provoca uma dilatação rápida desse ar. Essa 
dilatação rápida produz um som forte, que é o trovão. 
A razão pela qual as nuvens se carregam de eletricidade não é bem explicada. Sabe-se que 
pequenas gotas d’água podem ser “quebradas” por um jato de ar, as gotas quebradas 
tornando-se positivas, e o ar negativo. Uma teoria da eletrização das nuvens admite então que 
as gotas de chuva são quebradas por ventos violentos; e que as gotas quebradas, sendo mais 
pesadas que o ar ascendem mais devagar que ele, permanecendo nas nuvens mais baixas. 
Essas nuvens mais baixas teriam então carga positiva, porque as gotas quebradas têm carga 
positiva. E as nuvens mais altas teriam carga negativa. Por isso os raios podem ocorrer de 
uma nuvem à outra, ou de uma nuvem à terra. 
3 - Explique o efeito do “Vento Elétrico”. 
Consiste numa vela localizada entre os terminais ou pólos de um de um gerador eletrostático. 
As cargas positivas, no pólo esquerdo, 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 pólo esquerdo deslocam-se para a 
direita arrastando consigo varias partículas de ar. A chama da vela se inclina para um pólo, 
forçada por uma “corrente de ar” que se denomina “Vento Elétrico”. 
 
Sites consultados 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAWKEAA/relatorio-gerador-van-graaf 
http://www.infoescola.com/fisica/gerador-de-van-de-graaff/ 
http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/modules/mylinks/viewcat.php?cid=48&min=20&or
derby=hitsD&show=10 
http://www.feiradeciencias.com.br/sala11/11_03.asp