Gerador de Van de Graaff Trabalho de física

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Gerador de Van de Graaff
Nas pesquisas relacionadas ao campo da Física Moderna é necessária a utilização de voltagens muito elevadas, voltagens essas que podem chegar aos milhões de volts. Essas voltagens são utilizadas para acelerar partículas eletrizadas como, por exemplo, os elétrons, fazendo com que essas partículas atinjam grandes velocidades. Após atingir tais velocidades as partículas são lançadas contra núcleos atômicos, provocando dessa forma reações nucleares que são então estudadas pelos físicos. 
Foi pensando em conseguir altas tensões que, em 1929, o físico americano Robert Jemison Van de Graaff construiu o primeiro modelo de gerador, que acabou por receber o nome de Gerador de Van de Graaff em sua homenagem. Esse aparelho teve, e ainda tem, larga aplicação na física atômica como também na medicina e na indústria. Nos laboratórios de ensino médio e superior utilizam-se modelos simplificados desse gerador para fins de demonstrações de eletricidade. 
Esse gerador é composto por: 
• Um motor; 
• Dois cilindros; 
• Um conjunto de correias; 
• Um conjunto de escovas; 
• Um terminal de saída, que na maioria das vezes é uma grande esfera de metal ou de alumínio. 
O gerador de Van de Graaff funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Ao atingir a parte superior as cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas. Se durante o funcionamento do gerador aproximarmos o dedo ou um objeto de metal perceberemos leves descargas elétricas que ocorrem em razão da diferença de potencial (ddp).
Raios Compartilhe!
Raio é uma descarga elétrica de grande intensidade que ocorre na atmosfera, entre regiões eletricamente carregadas, e pode dar-se tanto no interior de uma nuvem, como entre nuvens ou entre nuvem e terra. O raio vem sempre acompanhado dorelâmpago (intensa emissão de radiação eletromagnética também visível), e do trovão (som estrondoso), além de outros fenômenos associados. Embora sejam mais frequentes descargas dentro das nuvens (as intra-nuvens) e entre duas nuvens (as inter-nuvens), descargas entre nuvens e a terra são de maior interesse prático para o homem. A maior parte ocorre na zona tropical do planeta e principalmente sobre as terras emersas, associados a fenômenos convectivos, dos quais, quando é intensa a atividade elétrica, resultam as trovoadas.
Consideram algumas teorias científicas que essas descargas elétricas possam ter sido fundamentais no surgimento da vida, além de auxiliar na sua manutenção. Na história humana, foi possivelmente a primeira fonte de fogo, fundamental no processo da evolução. Desta forma, os raios despertaram fascínio, sendo incorporado em inúmeras lendas e mitos representando o poder dos deuses. Pesquisas científicas posteriores revelaram sua natureza elétrica e, desde então, as descargas têm sido alvo constante de monitoramento, por sua associação com sistemas de tempestades.
Em razão da grande intensidade (tensões e correntes elétricas), raios sempre são perigosos. Assim, edificações em geral, bem como os sistemas de transmissão de energia necessitam de sistemas de proteção, que incluem os para-raios. Todavia, mesmo com as proteções (nem sempre são projetadas ou construídas corretamente), os raios ainda deixam milhares de mortos e feridos por todo o mundo.
Como fenômenos de alta energia, os raios manifestam-se usualmente como um trajeto extremamente luminoso que percorre longas distâncias, às vezes com ramificações. Contudo, existem formas exóticas, como o raio globular, cuja natureza se desconhece, existindo somente relatos deste fenômeno. A grande variação do campo elétrico das descargas na troposferapode dar origem a eventos luminosos transientes na alta atmosfera. Raios também são originados em outros eventos, comoerupções vulcânicas, explosões nucleares e tempestades de areia. Utilizam-se ainda métodos artificiais para criar descargas atmosféricas com finalidade científica. Em outros planetas do Sistema Solar também ocorrem raios, especialmente em Júpiter eSaturno.
Relâmpago	
Nos tempos antigos, as pessoas acreditavam que os relâmpagos eram lançados do céu por deuses zangados. Foi apenas no século XVIII que os cientistas encontraram uma explicação para esse fenômeno.
Onde os relâmpagos ocorrem
Os relâmpagos ocorrem em quase todas as partes do mundo, mas são mais comuns nas regiões tropicais. Estima-se que cerca de 8 milhões de relâmpagos ocorram por dia ao redor do mundo. O Brasil é um dos países em que esse fenômeno é mais frequente.
Como os relâmpagos se formam
Dentro de uma nuvem, gotas de água e partículas de gelo possuem cargas elétricas. Algumas cargas são positivas e outras são negativas. Relâmpagos geralmente ocorrem quando uma quantidade muito grande de cargas negativas se acumula em uma nuvem. Para equilibrar essas cargas negativas, cargas positivas se formam no chão, embaixo da nuvem. Como cargas opostas se atraem, as cargas negativas da nuvem tentam se unir às cargas positivas do chão.
As cargas têm dificuldade para se unir, pois a eletricidade não se propaga bem pelo ar. No entanto, à medida que a nuvem cresce, cresce também a força das cargas. Por fim, elas superam a resistência do ar, e a nuvem libera uma poderosa corrente elétrica carregada negativamente. À medida que a corrente negativa se dirige ao chão, uma corrente positiva pula do chão e vai ao encontro dela. Quando as duas correntes se juntam, um clarão forte se forma e se propaga para cima, na direção da nuvem. Esse clarão é o relâmpago. O processo se repete até que todas as cargas negativas da nuvem tenham sido usadas.
Além dos relâmpagos entre a nuvem e o chão, que a maioria das pessoas já viu, ocorrem também relâmpagos dentro de uma mesma nuvem; entre duas nuvens; ou entre uma nuvem e o ar. Todos os tipos de relâmpago são produzidos da mesma forma.
O estrondo que vem depois do relâmpago é chamado de trovão. A eletricidade do relâmpagao aquece os gases presentes no ar, que se expandem violentamente e fazem um barulho alto.
Efeitos dos relâmpagos
Relâmpagos podem danificar edifícios, navios e aviões. Também podem matar ou ferir gravemente as pessoas. Durante uma tempestade, o mais seguro é permanecer dentro de casa ou de outra construção, ou então em um carro. Também é recomendado ficar longe de aparelhos elétricos e de janelas e portas abertas. Os relâmpagos normalmente atingem os objetos mais altos à sua volta, por isso as pessoas que estiverem na rua durante uma tempestade devem se manter longe das árvores. O para-raios é um dispositivo inventado para evitar acidentes com relâmpagos. Colocado no alto dos prédios, ele atrai as descargas elétricas e, por meio de um fio, as conduz para a terra, minimizando seus efeitos.
Os relâmpagos também podem ser úteis. O calor que eles liberam se une ao nitrogênio e ao oxigêniodo ar, formando nitratos e outros compostos. Quando chove, esses nutrientes caem no solo e ajudam as plantas a crescer.
Trovão
O trovão (do latim: turbōnis, com metátese ) é o som gerado pela onda de choque provocada pelo aquecimento e subsequente expansão supersónica do ar atravessado por uma descarga eléctrica (o raio) produzida por umatrovoada. A descarga provoca uma corrente eléctrica de grande intensidade que ioniza o ar ao longo do seu percurso, criando um plasma sobreaquecido que emite luz (o relâmpago) e se expande rapidamente, gerando uma onda de choque sónica. Ao propagar-se pela atmosfera, as ondas sonoras geradas interagem com as diferentes camadas de ar, a topografia, os edifícios e outros obstáculos capazes de produzir ecos e fenómenos difracção erefracção do som, o que origina as características reverberações do ribombar do trovão, prolongando o som no tempo e modelando a sua intensidade e frequência. Dependendo do tipo de descarga, da distância ao observador e datopografia do terreno circundante, o trovão pode soar como um simples estouro, de muito curta duração, ou ser constituído por múltiplos ecos de intensidade e frequência variáveis, em geral na gama de frequências dos 20 –  120 Hz, num ribombar que se prolonga por vários segundos. Nas proximidades da descarga o nível sonoro do trovão excede os 120 dB(A), gerando sobrepressões de até 10 vezes a pressão atmosférica normal. 
Para – Raios 
Um para-raios é uma haste de metal, comumente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas atmosféricas, raios, para as suas pontas e desviando-as para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica. Como o raio tende a atingir o ponto mais alto de uma área, o para-raios é instalado no topo do prédio.