Gerador de Van der Graaf

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UNINTA – CENTRO UNIVERSITÁRIO INTA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
TURMA 34 - MANHÃ
FÍSICA EXPERIMENTAL III
PROFESSOR: FRANCINALDA ARAGÃO CARNEIRO
GERADOR ELETROSTÁTICO VAN DER GRAAF
FRANCISCO MAYSON DOS SANTOS SOUSA
2016205017
2
Sobral - CE
2017.2
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 (quando se atrita dois corpos. Ex.: pegando-se um canudinho de refrigerante e atritando-o com um pedaço de papel (pode ser higiênico); observa-se através de experimentos que ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porem de sinais contrários), contato (quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado, observa-se que ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal. Ex.: tendo-se um bastão carregado e uma esfera neutra inicialmente, ao tocarem-se as esferas com este bastão verifica-se que a esfera adquire a carga de mesmo sinal daquela presente no bastão) e indução (quando se tem um corpo que esta inicialmente eletrizado e é colocado próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica de forma que as cargas de sinal contrário a do bastão tendem a se aproximar do mesmo. Porém, as de sinais contrários tendem a ficar o mais afastadas possível. Ou seja, na indução ocorre a separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo neutro ou corpo induzido). Para reproduzir estes processos é utilizado um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff, uma máquina que utiliza uma correia móvel para acumular cargas elétricas em uma esfera oca de metal, às quais se espalham para mais longe possível umas das outras e passam a ocupar a superfície externa da casca esférica. Essa distribuição de cargas gera um campo elétrico, afetando o espaço ao seu redor.
As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo de todo o espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente, por meio da atração eletrostática. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte.
EXPERIMENTO 1 – ELETROSTÁTICA E O PODER DAS PONTAS
	Ligar o gerador sem a haste e ver o que acontece, depois colocar uma haste metálica, constituída de quatro pontas, livre para girar tanto no sentido horário como no sentido anti-horário, foi colocado sobre uma agulha com o gerador desligado e, tão logo o equipamento seja ligado, a haste começa a girar. 
	Verificou-se que não houve acúmulo considerável de cargas na superfície da esfera oca na presença da tachinha. Isso ocorre devido ao fenômeno conhecido como poder das pontas: grande concentração de cargas elétricas em regiões pontiagudas, que fazem com que o campo elétrico nas vizinhanças dessas pontas atinja determinado valor, ionizando o ar em sua volta, tornando-o condutor. Dessa forma, ocorre uma descarga elétrica para o ar. O princípio de funcionamento dos para-raios se baseia nesse fato. Quando uma nuvem eletrizada se aproxima do para-raios, um campo elétrico é estabelecido entre a nuvem e Terra torna-se intenso nas proximidades do para-raios. O ar em torno das pontas ioniza-se, tornando-se condutor e fazendo com que a descarga elétrica se processe através das pontas ( pelo rompimento da rigidez dielétrica do ar). Como o para-raios está ligado ao solo, as cargas elétricas recebidas são transferidas para a Terra sem causar danos.
Já 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.
EXPERIMENTO 2 – ARREPIANDO OS CABELOS
	Uma pessoa coloca as mãos no gerador, e depois de ligado ver o que aconteceu com a pessoa. Enquanto outra pessoa segura pedaços de papel para jogar na pessoa que está com as mãos no gerador.
	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. Isso acontece porque em torno da esfera eletrostática cria um campo elétrico e que esse campo elétrico aponta para fora. Ao aproximarmos o algodão da esfera, as cargas eletrostática 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. Ao colocarmos o torniquete e ligarmos o gerador, o torniquete começou a girar. Isto ocorre porque nas pontas eletrizadas do torniquete o ar se ioniza e os íons que possuem carga de mesmo sinal que as pontas são repelidas. Esses por sua vez repelem as pontas (forças de reação) determinando a rotação do torniquete em sentido anti-horário e com velocidade elevada. 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 são de mesmo sinal, ocorre uma força de repulsão entre eles, o que provoca o eriçamento do cabelo.