EXPERIMENTOS ELETROSTÁTICOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO 
BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO 
PROFESSOR: ROBERTO NAMOR 
 
 
 
 
 
 
 
SIRLENO ITAMAR BARBOSA PINHEIRO 
ANA OLÍVIA NEVES LEITE 
LEONARDO AMARO FELISBERTO 
WESLLEY TIAGO MARTINS FERNANDES 
LUCAS DE MEDEIROS TRINDADE 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO DE ELETROSTÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
ANGICOS 
23/08/2016 
 
SIRLENO ITAMAR BARBOSA PINHEIRO 
ANA OLÍVIA NEVES LEITE 
LEONARDO AMARO FELISBERTO 
WESLLEY TIAGO MARTINS FERNANDES 
LUCAS DE MEDEIROS TRINDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO DE ELETROSTÁTICA 
 
 
 
 
Trabalho a ser apresentado à Disciplina de Laboratório 
de Eletricidade e Magnetismo, do Curso de Bacharelado 
de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal Rural 
do Semiárido, como requisito para obtenção parcial da 
nota referente aos experimentos da Unidade I. 
 
Docente: Prof. Roberto Namor Silva Santiago. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANGICOS 
23/08/2016 
SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO.................................................................................................................4 
1. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO..........................................................................5 
1.1 Materiais Utilizados.....................................................................................................5 
1.2 Procedimento Experimental.........................................................................................5 
 
2. RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................6 
2.1. Questões propostas....................................................................................................6 
 
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS.....................................................................................9 
4. REFERENCIAL TEÓRICO....................................................................................10 
4. ANEXO A ..................................................................................................................11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II 
RESUMO 
 
Pode-se dizer que eletrizar um corpo, significa torna-lo diferentes em números de prótons ou 
elétrons ou seja, adicionando ou reduzindo o número de elétrons. A eletrização entre corpos é 
possível por três maneiras, tais como por meio do contato, indução ou atrito. Criado por Robert 
J. Van de Graaff, o gerador batizado com seu próprio nome funciona por meio da rotação de 
correias acopladas no motor, sendo que essas correias entram em atrito juntamente à duas partes 
metálicas transferindo assim, elétrons para a esfera do terminal de saída, carregando-a 
eletricamente. O comportamento da esfera de alumínio quando eletrizada foi vista e alguns 
conceitos e resultados foram obtidos como a transferência de elétrons devido a diferença de 
potencial gerando uma faísca da esfera para o corpo com menor potencial elétrico, o 
funcionamento de um para raio e o movimento giratório de um torniquete colocado encima da 
esfera devido concentração de cargas negativas em suas pontas. 
Palavras-chave: Eletrização, Gerador de Van de Graaff, Potencial Elétrico, Esfera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III
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INTRODUÇÃO 
 
 
 Na eletrização de corpos, A única modificação que um átomo pode sofrer sem que haja 
reações de alta liberação ou absorção de energia é a perda ou ganho de elétrons. Por isso, o 
corpo é chamado de neutro se ele tiver número igual de prótons e de elétrons, fazendo com que 
a carga elétrica sobre o corpo seja nula. Diante disso, um corpo eletrizado negativamente tem 
maior número de elétrons do que de prótons, e sua carga elétrica sobre o corpo seja negativa. 
Já um corpo eletrizado positivamente possui número maior de prótons do que de elétrons, 
fazendo com que a carga elétrica sobre o corpo seja positiva. 
 A eletrização entre corpos se dá por interações distintas, sendo por contato, indução ou 
atrito. Ao atritar duas substâncias diferentes temos a transferência de elétrons entre elas. Na 
eletrização por atrito e por contato é importante frisar que é necessário o contato obrigatório 
entre os corpos para que haja uma eletrização de corpos. Diferentemente da eletrização por 
contato e atrito, a eletrização por indução não é necessária o contato físico dos corpos. Para 
aprofundarmos mais no assunto iremos estudar o gerador de Van de Graaff. O mesmo é 
composto por um sistema composto de motor, cilindros, correias, escovas e um terminal de 
saída, que é uma esfera de alumínio que funciona pela rotação do motor e consequentemente 
da Corrêa acoplada a ele, causando atrito com dois pentes metálicos, transferindo os elétrons 
para a superfície da esfera do terminal de saída, carregando-a eletricamente. Aos poucos a carga 
da esfera começa a interagir com o ambiente externo, sendo possível sentir essa interação com 
os pelos do corpo humano, pela diferença de potencial entre esfera e corpo. 
 Assim, o presente relatório tem como objetivo geral manipular o Gerador de Van der 
Graff e identificar os eletrodos ânodo e cátodo do gerador e como objetivos específicos, 
descrever o funcionamento do eletroscópio de folhas; o funcionamento do torniquete elétrico 
em função do poder das pontas, da ionização das moléculas do ar e das leis de Newton, e; 
descrever o funcionamento de um para-raios. 
 
 
 
 
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1. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
1.1 Materiais utilizados 
 Gerador de Van de Graf 
 Torniquete elétrico com pivô 
 Esfera auxiliar de descarga 
 Eletrodo gancho para o eletroscópio 
 Lâmina de alumínio 
 Prego para papéis 
 
1.2 Procedimento experimental 
A prática realizada no laboratório de eletricidade iniciou-se da seguinte forma: 
Foram apresentados os materiais a serem utilizados e como eram para serem 
manuseados. Em seguida, foram informadas as medidas de segurança a serem tomadas 
mediantes aos procedimentos realizados para que nenhum acidente ou contratempo pudesse 
ocorrer no decorrer da prática como por exemplo: Evitar o contato com as mãos, segurar a 
esfera com a haste de madeira. Quando a esfera auxiliar estiver carregada descarrega-la 
encostando-a sobre a bancada ou superfície metálica. Para eletrizar a esfera maior, liga-se o 
gerador e aumenta lentamente a velocidade da correia e para descarrega-la deve-se desligar o 
gerador e transferir a carga da esfera maior para a menor através do contato. 
Dadas todas as informações e também precauções pertinentes, foi dado início a pratica 
que seguiu a seguinte ordem: Primeiramente ligamos o gerador que com a velocidade da correia 
se carregou rapidamente. Daí aproximamos a esfera com bastão de madeira à esfera auxiliar à 
maior, sem entrar em contato. Analisando a ação e o que aconteceu, descarregamos a esfera do 
gerador e a auxiliar. Em seguida colocamos o prego sobre a esfera do gerador, ligamos o e 
aproximamos a esfera auxiliar ao prego, sem que houvesse contato. Também passamos a esfera 
auxiliar em volta da esfera maior só que a concentração de energia estava sendo liberada na 
ponta do prego e na esfera maior. Descarregamos a esfera maior e a menor e anotou-se os 
resultados observados. Dando prosseguimento a pratica a terceira etapa do experimento 
consistia em colocar o eletroscópio com lamina de alumínio sobre o gerador no lugar do prego, 
realizando os mesmos procedimentos anteriores, ligando gerador,analisando o que acontecia 
com as lâminas e em seguida desligando o gerador para anotação dos dados obtidos. Por fim, 
na última etapa instalou-se o prego sobre o gerador e o torniquete sobre ele, ligamos o gerador 
e observamos o que aconteceu. 
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2. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
2.1 Questões propostas 
1). Ligar o gerador e aproximar a esfera auxiliar ao gerador (sem entrar em contato). A). 
Comentar e explicar o observado. B). Identificar o sinal das cargas sobre cada esfera antes 
e depois de aproximá-las. Na esfera menor a distribuição de carga é homogênea? 
Desenhar essas cargas C). Como são os potenciais elétricos sobre cada esfera antes e 
depois de aproximá-las? Esses potenciais são esféricos? 
RESPOSTA: 
Na primeira etapa ao aproximarmos a esfera auxiliar à maior percebemos algumas 
interações elétricas entre elas. Ocorrendo a indução elétrica entre as esferas. Quando houve os 
choques entre as esferas aconteceu o rompimento da barreira dielétrica do ar. As cargas das 
esferas antes da interação eram: No gerador a carga é induzida e é negativa. Na esfera auxiliar 
a carga é indutora e após tocar a bancada essa passou a ser positiva. As moléculas que se 
encontram próximas à superfície são ionizadas, logo esses átomos estimulados, em sua grande 
maioria, oxigênio e hidrogênio, recebem energia suficiente rompendo a rigidez dielétrica do ar 
e liberam elétrons permitindo a passagem de corrente. Quando esses elétrons voltam à sua 
respectiva camada de valência, emitem a energia em forma de luz. 
 
Figura 1 - Interação Fonte-Esfera auxiliar. Ilustração pessoal dos autores do relatório. 
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2). Colocar o prego sobre a esfera maior, aproximar a esfera auxiliar ao prego, sem entrar 
em contato. A). Comentar e explicar o observado. B). Deslocar a esfera auxiliar sobre a 
esfera maior (sem entrar em contato), considerar pontos da esfera maior afastados do 
prego. Comentar e explicar o observado, que relação tem esse experimento com um pára-
raios. 
RESPOSTA: 
Quando a esfera é aproximada do prego, não acontece a transmissão de faíscas. Porém, 
o excesso de carga elétrica em um condutor é distribuído por sua superfície externa e se 
concentra na região do extremo ou de menor raio. Por isso a energia é descarregada nas pontas, 
mostrando a funcionalidade dos para-raios e o poder das pontas. O poder das pontas é o 
fenômeno que demonstra a concentração de uma grande quantidade de cargas negativas em 
uma ponta, sendo assim um fator que “repele” as cargas negativas presentes no ar, e 
consequentemente, nos raios. Isso ocorre porque as extremidades são regiões muito curvas e 
como a eletricidade se acumula mais nessas áreas, um corpo eletrizado dotado de pontas, 
acumula nelas a sua energia. A densidade elétrica de um corpo será sempre maior nas regiões 
pontiagudas em comparação com as regiões planas. Ao aproximar a esfera auxiliar foi 
observado a incidência de faíscas. Ao afastar do prego observou-se que ainda ocorria interação 
entre a esfera maior e a auxiliar. 
3). Um para-raios atrai raios? 
RESPOSTA: 
Na verdade, não! O para-raios oferece um caminho para o raio chegar a terra com pouca 
resistividade. Ou seja, o raio segue o caminho mais fácil e com pouca resistividade, por isso 
que sempre vemos um raio não descendo em linha reta. O que acontece é que quando uma 
nuvem com carga negativa passa por cima da ponta do equipamento, partículas positivas são 
induzidas, ionizando as partículas presentes na atmosfera. Essa ocorrência torna o ar um bom 
condutor elétrico e a nuvem, então, se descarrega por meio de faíscas, liberando elétrons que 
serão, posteriormente, dissipados no solo através da placa aterrada. 
4). Instalar o eletroscópio de alumínio sobre o gerador. Comentar e explicar o observado. 
Justifique sua resposta em função da (s) lei (s) da eletrostática, enuncie essa lei. 
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RESPOSTA: 
O que aconteceu foi uma repulsão entre as folhas do eletroscópio uma em relação a 
outra, como também entre as folhas e a superfície do gerador por estarem com cargas iguais e 
por isso as mesmas se afastaram instantaneamente. Isso ocorre devido a aproximação de um 
material eletrizado ao eletroscópio. Nesse processo há indução elétrica e separação de cargas, 
e como as folhas ficam carregadas com cargas de mesmo sinal, as mesmas se repelem. Como o 
gerador de Van de Graff produz cargas de mesmo sinal em excesso, de forma que elas se 
distribuem em toda a superfície da cúpula, até as folhas do eletroscópio, fazendo com que elas 
se afastem. Como base na seguinte lei: “cargas de mesmos sinais se repelem e cargas de sinais 
opostos se atraem” podemos explicar o fenômeno observado. 
5). Instalar o torniquete elétrico com pivô sobre o gerador. A). Ligar o gerador, comente 
e explique o observado, justifique sua resposta utilizando leis e princípios físicos. B) Como 
o poder das pontas foi utilizado nesse experimento? 
RESPOSTA: 
As pontas de cada palheta do torniquete repeliram as cargas negativas em volta da esfera 
maior, assim, iniciou-se um movimento de rotação. O torniquete começa a girar com aumento 
de velocidade gradativo. Isto ocorre porque nas pontas eletrizadas do torniquete o ar se ioniza 
e os íons que possuem cargas de mesmo sinal que as pontas são repelidos. Estes, por sua vez, 
repelem as pontas. Conforme a terceira Lei de Newton, as forças presentes nessa situação não 
violam o enunciado proposto de que quando dois corpos estão em contato, submetidos à força 
eletrostática, um exerce uma força sobre o outro de mesma intensidade e direção, entretanto de 
sentidos opostos. 
 
 
 
 
 
 
 
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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
 A pratica realizada no laboratório foi um sucesso e com perfeita execução do mesmo. 
Assim, conseguimos observar todos os fenômenos propostos no experimento obtendo 
resultados satisfatórios e coerentes com o assunto estudado. Foi possível verificar as leis que 
atuam na eletrostática e de fato obedecidas, ficando claro, como ocorre uma descarga elétrica e 
que há uma maior concentração de elétrons nas portas de uma superfície assim explicando 
alguns fenômenos importantes, como por exemplo o para raio e o movimento giratório do 
torniquete metálico. 
 Na medida que o passo a passo de cada prática foi realizado, pôde-se ficar mais cônscio 
em relação a validade dos princípios que fundamentam os princípios elétricos. 
 Por fim, pode-se concluir o sucesso da prática e também dos resultados encontrados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; E. WALKER, J. Fundamentos da Física. V. 3. 4.ed.- Rio 
de Janeiro: Livros Tecnicos e Científicos, 1996. 
 
SEARS & ZEMANSKI, YOUNG & FREEDMAN. Física III, Eletricidade e Magnetismo, 
12ª Edição, Person 2008. 
 
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. O Gerador de Van de Graaff. Disponível em: 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/o-gerador-van-graaff.htm. Acesso em: 6 Março. 
2016. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. ANEXO A 
 
 
 
 
 
 
Imagens da Prática no Gerador de Van de Graaff