Relatorio 1 Gerador de Van Graff

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Campus Sulacap
	
Marcos Olavo da Silva
Daniel Alexandre Pontes da Silva
Jennifer Ribeiro Diniz Ramos
Priscilla Beserra
EXPERIÊNCIA 1 - Gerador de Van der Graaf
	
	Relatório apresentado ao professor Walace Pacheco, do curso de Graduação em Engenharia, Turma xxxx (3ªfeira 20:50), da Universidade Estácio de Sá Campus Sulacap como requisito parcial para avaliação da disciplina de Física Experimental 3. 
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Rio de Janeiro
Setembro/2016
1. INTRODUÇÃO
2. OBJETIVOS 
Visualizar a existência das linhas de força através do mapeamento de campo elétrico gerado pela produção de uma tensão. Isso ocorre porque o gerador de Van der Graaf - GVDG- trabalha no princípio de tensões muito altas e correntes muito baixas, ocasionando uma eletricidade estática que pode ser descarregada rapidamente a outro corpo com potencial elétrico diferente, como um raio.
3. MATERIAIS
Um domo ou cúpula de descarga
Uma coluna de apoio
Dois roletes (superior e inferior)
Dois pentes metálicos (superior e inferior)
Uma correia transportadora
Uma base para alojar o motor elétrico, fixar a coluna e o pente inferior.
Cabos Pino banana
Papel picado
Hélice preso a suporte
Terminal condutor de descarga boleado
Lâmpada Fluorescente 
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
Ligue o Gerador Van de Graaff e após algum tempo coloque sobre a cúpula tiras de papel alumínio, aproxime o bastão à cúpula do gerador próximo a tiras de papel e o movimente. 
O que acontece? Quanto mais próximo do gerador, melhor é o resultado obtido. Por que isso acontece?
Resposta: As tiras de alumínio tenderam a movimentar-se na direção radial da esfera no sentido de afastamento. Esse processo é conhecido como eletrização por contato, ocorrendo assim uma transferência parcial da carga elétrica devido à diferença de potencial elétrico existente entre os polos. O funcionamento do gerador gera um campo elétrico, e este através de condução irá carregar eletricamente as fitas de alumínio que estão fixadas nele. Devido ao fato das tiras ficarem carregadas com a mesma polaridade do globo, elas se afastam da superfície da esfera. Como a distribuição de cargas tem simetria esférica, a direção do campo elétrico é radial, ou seja, perpendicular à superfície da esfera. Não é possível saber, entretanto, a polaridade do campo elétrico, uma vez que, sendo ele positivo ou negativo, as tiras irão se repelir de qualquer maneira. No entanto, percebemos que devido o campo gravitacional, as tiras que tinham maior massa tiveram maior resistência em relação ao campo elétrico, mas se fosse desprezado a força peso, as tiras seguiriam na direção radial em sentido perfeito.
Qual é o módulo do campo elétrico no interior da cúpula do gerador Van der Graaff?
2 - Solte próximo à cúpula um fiapo de algodão e em seguida faça a mesma experiência, mas aproximando o braço da cúpula do gerador. 
2.1) O que acontece? Explique.
Resposta: A esfera induz cargas nos fiapos de algodão, sendo que as cargas de sinal oposto ao da esfera ficam mais próximas da esfera do que as cargas de mesmo sinal, causando como resultado, uma atração.
3 - Procure alguém do seu grupo que esteja com o cabelo seco e que seja longo e peça a esta pessoa para colocar a palma da mão sobre a cúpula do gerador. 
3.1 ) Repare o que acontece com o cabelo dessa pessoa. Explique.
Resposta:  A eletrização da pessoa por contato faz com que por indução, se acumulem nos cabelos cargas de mesmo sinal que o da esfera. Como as cargas presentes em cada fio de cabelo que fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que consequentemente se repelem, o que provoca o eriçamento do cabelo.
4 - Deixe cair alguns pedaços de papel picado sobre a bancada em seguida coloque uma das mãos na cúpula do gerador, ligue o aparelho e aproxime a outra mão do papel picado e observe o ocorrido. 
4.1) Explique o fato em termos de distribuição de cargas.
Resposta: Os pedaços de papel são eletricamente neutros e são atraídos pelo campo, que é eletricamente negativo. E logo após o contato, as cargas se equilibram e os pedaços de papel caem, sendo repelidos
5. Conecte a esfera de descarga do bastão à base do Gerador através do cabo de pressão. Ligue o gerador e aproxime a o bastão ao Gerador. 
5.1)Observe o experimento fazendo variar a distância e procure justificá-lo. 
No momento em que aproximamos o bastão à esfera eletrizada, observamos a ocorrência de pequenos raios entre eles. Ao aproximarmos o bastão da esfera metálica observou-se uma transferência visível de elétrons de um corpo para o outro. Quando o bastão era aproximado a frequência da descarga era mais rápida e quando afastava o bastão essa frequência diminuía chegando ao ponto de não ter mais descargas quando era afastado de mais.
5.2) Se a umidade do ar na hora do experimento for alta, isso ajuda ou atrapalha? Por quê? 
Resposta:  O potencial elétrico do gerador de Van der Graff está diretamente relacionado com a carga que ele armazena, deixando a esfera metálica carregada com carga não identificada, onde o campo elétrico máximo ( 3.106 N/C ) para a rigidez dielétrica varia de acordo com a umidade do ar.  gerador de Van der Graff não funciona bem em dias úmidos porque as partículas de água dificultam a passagem de elétrons. A água é isolante. Concluindo que isso atrapalharia.
5.3) Justifique o ruído e a cor azulada verificados durante a descarga elétrica ocorrida no ar. 
A esfera do gerador acumula uma quantidade arbitrariamente grande de carga. Assim a densidade superficial de carga se torna alta o suficiente para que o campo elétrico próximo à superfície seja maior que a rigidez dielétrica do ar. Então a esfera se descarrega no bastão, por intermédio do ar, que se tornou um condutor. Essa descarga produz assim uma faíca luminosa e violenta.
5.4) Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surgem durante a descarga quando o fenômeno ocorre na natureza?
Resposta: É denominado raio e trovão.
6 -Conecte à cúpula do gerador um eletroscópio, ligue o aparelho por alguns instantes e torne a desligá-lo. 
6.1) Justifique o observado em termos de distribuição de cargas.
7 - Deixe cair alguns pedaços de algodão, sobre o gerador e observe o ocorrido. 
7.1) Explique porque o algodão quando jogado na cúpula, é rapidamente atraído e logo em seguida repelido.
8. Coloque a agulha sobre a esfera do gerador de Van de Graaff, e em seguida, o torniquete (o centro dele bem em cima da ponta da agulha de forma que ele fique na horizontal). 
8.1) Descreva o funcionamento do torniquete elétrico em função do poder das pontas, da ionização das moléculas de ar e da terceira lei de Newton.
No procedimento do torniquete, observou-se que ele começou a girar. Isto pode ser explicado da seguinte maneira: nas pontas eletrizadas do torniquete o ar se ioniza, ocorrendo repulsão entre os íons e as pontas de carga de mesmo sinal, determinando a rotação do torniquete em sentido contrário aos das pontas e com velocidade elevada.
9.1) Cite três partículas fundamentais do átomo com o valor e o sinal de suas cargas elétricas. 
Os átomos são formados por partículas fundamentais denominadas prótons, elétrons e nêutrons.
	 
	Carga Relativa
	Massa Relativa
	
	
	
	PROTON
	1
	1
	NEUTRON
	0
	1
	ELETRON
	-1
	1/1836
9.2) O que você entende por carga elétrica? 
9.3) Explique eletrização por atrito, por condução e por indução. Explique cada uma no observado anteriormente.
Eletrização por atrito: Quando dois corpos inicialmente neutros são atritados, se eletrizam e, em virtude do atrito ocasionado, um corpo ficará com carga positiva e o outro com carga negativa.
Eletrização por condução: Quando dois corpos (um eletrizado e outro inicialmente neutro) entram em contato, o corpo neutro fica com a mesma carga do eletrizado.
Eletrização por indução: Quando dois corpos (um eletrizado e outro inicialmente neutro) entram em contato, o corpo neutrofica com a mesma carga do eletrizado.
No experimento da lâmpada fluorescente, a lâmpada foi aproximada do Gerador de Van Graff, a transferência de elétrons faz com que esses se choquem com as moléculas de gás mercúrio contidas no tubo, o que produz não só a excitação como também a ionização dos átomos. Ionizados, os átomos do gás são acelerados pela diferença de voltagem entre os terminais do tubo e, ao se chocarem com outros átomos, provocam outras excitações. O retorno desses átomos ao estado fundamental ocorre com a emissão de fótons de energia correspondente a radiações visíveis e ultravioleta invisível. A radiação ultravioleta, ao se chocar com o revestimento fluorescente do tubo (fósforo), produz luz visível. Nesse caso, como a corrente de elétrons não é contínua, observou-se apenas rápidos clarões.
6. CONCLUSÃO
 Qualquer excesso de cargas colocado em um condutor isolado se moverá inteiramente para a superfície do condutor. Nenhum excesso de carga será encontrado no interior do corpo do condutor”(Paul Tipler). A conclusão que se pode tirar é que em torno da esfera eletrostática cria um campo elétrico e que esse campo elétrico aponta para fora. 
Concluímos, também que o potencial elétrico do gerador de Van Der Graff está diretamente relacionado com a carga que ele armazena, deixando a esfera metálica carregada com carga não identificada, onde o campo elétrico máximo (3.106 N/C ) para a rigidez dielétrica varia de acordo com a umidade do ar.
 	Pode-se concluir que o experimento atingiu o objetivo proposto para o aprendizado, de forma que através de uma configuração simples conseguiu-se visualizar com clareza a formação dos campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas pelo campo elétrico gerado.
7. REFERÊNCIAS
[1] TIPLER, Paul A.; Física para cientistas e engenheiros. 3ª edição, LTC editora S.A., Rio de Janeiro, 1995.
http://www.brasilescola.com/fisica/processo-eletrizacao.htm
http://www.cepa.if.usp.br/e-fisica/moderna/universitario/cap02/cap2_06.php 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/leidecoulomb.php