Relatório 3 (Gerador de Van der Graaff)

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Universidade Federal de São João del-Rei 
Campus Alto Paraopeba 
 
 
 
 
 
 
 
Gerador de Van der Graaff 
 
 
 
Relatório apresentado como parte das 
exigências da disciplina de Física 
Experimental sob responsabilidade da 
Profa.: Larissa Fernandes Costa 
 
 
 
 
Joice Xavier Lima 
174550017 
 
 
 
 
 
 
Ouro Branco – MG 
Março de 2018 
Introdução 
As cargas elétricas de um objeto são distribuídas uniformemente por ele 
se esse não sofrer nenhum tipo de indução por outro objeto que esteja 
carregado, seja positivamente ou negativamente. E nesse experimento iremos 
observar o comportamento das cargas em uma esfera metálica oca. 
Se um corpo carregado entra em contato com um corpo neutro, haverá a 
transferência de cargas de um para o outro devido à diferença de potencial 
elétrico entre eles. Essa transferência ocorre até que ambos os corpos possuam 
mesma quantidade de carga. 
Supondo que o corpo neutro seja oco e tenha um buraco por onde o outro 
corpo carregado passará. Ao ocorrer essa aproximação acontecerá uma indução 
(o corpo neutro passará a ter uma deslocalização de sua carga com valor de 
igual modulo e sentido oposto ao outro corpo, mas se manterá eletricamente 
neutro). 
Se colocarmos esses corpos em contato, haverá uma troca efetiva de 
cargas e então a superfície externa do corpo que antes era neutro terá agora o 
mesmo sinal e mesma magnitude do corpo que antes era carregado, enquanto 
que esse e o interior do outro corpo fiquem com cargas nulas. Ou seja, ocorreu 
uma transferência completa de cargas entre esses corpos. 
Se depois recarregarmos o corpo que agora está neutro e repetirmos esse 
processo, o outro corpo irá acumular cargas. Esse acúmulo acontece até que a 
rigidez elétrica do ar seja rompida, quando isso ocorre há uma descarga elétrica. 
O gerador de Van de Graaff foi proposto por volta de 1930. Ele consiste 
em uma correia que passa por algumas polias e uma delas é movida por um 
motor. Existem outras polias que estão dentro da esfera oca. O atrito presente 
na polia e em outras peças do gerador produz uma carga elétrica que é 
transportada para a esfera metálica pela correia. Essa carga se acumula na 
superfície da esfera e se o procedimento for contínuo a carga pode se tornar 
muito grande. 
Objetivo 
O objetivo desse experimento é observar os efeitos do campo elétrico 
produzido pelo acúmulo de cargas em uma espera oca metálica e entender como 
essa carga se distribui em um objeto metálico. 
Resultados e discussões 
 Esta prática foi dividida em 4 etapas, da mesma forma os resultados serão 
apresentados, para uma melhor organização e detalhamento. 
1. Distribuição das cargas elétricas 
Depois de adesivar as tiras de papel alumínio ao gerador de Van der Graaff 
e liga-lo, observa-se que as tiras levantam. Isso ocorre devido ao acumulo de 
cargas de mesmo sinal, tanto no gerador, quanto nas tiras, gerando uma 
repulsão. O campo elétrico criado ao redor da esfera é direcionado para fora da 
esfera, como pode ser observado na imagem abaixo. 
 Ao colocar um eletroscópio de folhas no gerador e liga-lo, é observado 
que as folhas se distanciam. Isso é explicado pelas cargas de mesmo sinal que 
se acumulam nas folhas de papel alumínio, causando a repulsão. Se 
aproximarmos o dedo da folha percebemos que estas se aproximam, isso ocorre 
devido a indução de cargas elétricas na superfície do dedo, que estava neutro. 
 Se aproximarmos fiapos de algodão do gerador de Van der Graaff ligado, 
os fios de algodão são atraídos pelo gerados e ficam grudados nele. Isso 
acontece devido a diferença de sinal das cargas do gerador e do algodão. 
2. Poder das pontas 
Ao ligar o gerador com a tachinha em sua superfície, se observa um 
acumulo de cargas na tachinha e não na esfera oca. Que é explicado pelo 
fenômeno do poder das pontas, isto é, grande concentração de carga elétricas 
em regiões pontiagudas, assim o campo elétrico ao redor atinge um determinado 
valor, que ioniza o ar em sua volta, tornando-o um condutor. 
 O experimento explica o principio dos para-raios, quando uma nuvem 
carregada se aproxima de um prédio estabelece um campo elétrico, que é mais 
intenso nas proximidades do pára-raio, tornando-o um condutor que facilitara o 
caminho das cargas até o solo de forma mais segura, sem gerar danos. 
 Ao conectar o torniquete e ligar o gerador, é observado que ele começou 
a girar. Esse procedimento é explicado pela ionização do ar nas pontas 
eletrizadas do torniquete, que gera uma repulsão entre os íons e as cargas de 
mesmo sinal, o que determina a rotação do torniquete em sentido oposto ao das 
pontas. 
3. Linhas de campo elétrico 
As sementes de grama se distribuíram de acordo com as linhas de força, 
sob a influência do campo elétrico gerado em cada um dos casos. 
Figura 1: Linhas de campo elétrico. 
Fonte:<https://www.passeidireto.com/arquivo/242
9319/relatorio-linhas-de-campo-eletrico-> 
 
4. Rompimento da rigidez dielétrica do ar 
Quando deixamos a esfera oca carregar e aproximamos o catão dela, 
observamos pequenos raios entre esses objetos, isto é, a transferência de 
elétrons visível entre os corpos. O que explica esse acontecimento é o grande 
acumulo de cargas na esfera do gerador, portanto a densidade superficial de 
carga torna-se alta o bastante para que o campo elétrico próximo à superfície se 
torne maior que a rigidez do ar. Fazendo com que a esfera descarregue no 
bastão, por intermédio do ar, que se tornou um condutor. Tal descarga gera uma 
faísca luminosa. 
Conclusão 
 Por meio dessa prática foi possível estudar o gerador de Vander Graaff e 
diversos experimentos que são possíveis de realizar com ele. Concluindo que é 
criado um campo elétrico ao redor da esfera eletrostática, que aponta para fora. 
Assim como também se conclui que o potencial do gerador está relacionado 
diretamente com a carga que ele armazena, fazendo com que a esfera fique 
carregada, onde o campo elétrico para a rigidez dielétrica muda com a umidade 
do ar. Um importante cotidiano foi visto neste experimento, o conceito básico dos 
para-raios, concluindo que ele faz com que o ar seja mais condutor ao redor do 
para-raio do que em ambientes sem para-raio. Outra conclusão observada, foi a 
que os campos elétricos influenciam as sementes de grama de acordo com a 
direção do campo. E por fim, conclui-se que o rompimento da rigidez dielétrica 
do ar ocorre devido ao grande acumulo de carga na esfera, que ao aproximar 
um bastão há a troca de elétrons visível. Tais conceitos são extremamente 
importantes para o entendimento do eletromagnetismo. 
Referências 
HALLIDAY, D., Resnick, R. Walker, J - Fundamentos de Física 3 – 
Tradução BIASI Ronaldo Sérgio de, - Rio de Janeiro: Livros técnicos e Científicos 
Editora, 8a Edição, 2007. 
Tipler, P. A.; Mosca, G. Física p ara cientistas e engenheiros. 6ª Ed. Rio 
de Janeiro: Ed LTC, 2011. 
Passei direto: <https://www.passeidireto.com/disciplina/fisica-
experimental-iii?type=6&materialid=2429319>, acesso em março de 2018. 
Passei direto: <https://www.passeidireto.com/arquivo/2429319/relatorio-
linhas-de-campo-eletrico->, acesso em março de 2018.