Relatório Gerador de Van der Graaff

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
ADAM UTRI 
MATHEUS CHIQUETTO KAVA 
PRISCILA MACEDO MOREIRA 
 
 
 
 
 
GERADOR DE VAN DER GRAFF E LINHAS DE CAMPO 
ELÉTRICO 
 
 
 
 
RELATÓRIO FÍSICA III 
 
 
 
 
 
 
 
 GUARAPUAVA 
2017 
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ADAM UTRI 
MATHEUS CHIQUETTO KAVA 
PRISCILA MACEDO MOREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GERADOR DE VAN DER GRAFF E LINHAS DE CAMPO 
ELÉTRICO 
 
Relatório apresentado como requisito 
parcial à obtenção de nota avaliativa 
na disciplina de Física III do curso de 
Engenharia Civil, da Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná, 
Câmpus Guarapuava. 
 
Orientador: Prof.ª Dra. Aline Milan 
Farias 
 
 
 
 
 
GUARAPUAVA 
2017 
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1. Objetivos 
Identificar os processos de eletrização em um gerador Van der Graaff e 
observar as linhas de campo elétrico em torno de corpos eletrizados. 
2. Introdução 
 O gerador de Van der Graaff é uma máquina fundamentada em conceitos 
eletrostáticos. 
 
Figura 1 - Componentes de um gerador de Van der Graaff (FERREIRA, 2014). 
 Quando o gerador é ligado, o motor produz uma rotação no rolete inferior, 
que movimenta a correia. Esta produz eletrização por atrito em contato com um 
material condutor. As cargas são transferidas para a cúpula, o que resulta em 
uma superfície eletrizada negativamente. Depois de desligado o gerador, a 
superfície deve ser descarregada. 
3. Materiais e Métodos 
 Os Materiais utilizados no experimento foram: 
 Gerador de Van der Graaff; 
 Papel alumínio; 
 Régua; 
 Tesoura; 
 Fita adesiva; 
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 Bastão (com uma extremidade condutora e outra isolante); 
 Cabos condutores; 
 Peças metálicas; 
 Recipiente acrílico; 
 Óleo; 
 Fubá. 
O primeiro procedimento foi realizado utilizando-se o Gerador de Van der 
Graaff, o papel alumínio, a régua, a tesoura, a fita adesiva, uma estrutura 
metálica e o bastão. Primeiramente cortamos duas tiras do papel alumínio, com 
dimensões de 1,0 cm de largura e 25 cm de altura. Dobramos as duas tiras, 
juntando as extremidades da altura. Com a fita adesiva, fixamos a extremidade 
dobrada de uma das tiras de alumínio na superfície do gerador. Quando o 
gerador foi ligado, pudemos observar as extremidades da tira se afastando uma 
da outra, e ambas se afastando do gerador. Desligamos o gerador e 
descarregamos a superfície. Depois instalamos uma peça metálica com um 
gancho na ponta. Neste gancho colocamos as duas tiras de alumínio dobradas, 
uma por cima da outra. Quando o gerador foi ligado, pudemos observar as quatro 
extremidades se afastando umas das outras, e todas se afastando da superfície. 
Novamente, com o gerador desligado, descarregamos a cúpula. Posteriormente, 
experimentamos ligar o gerador enquanto uma pessoa tocava na superfície. A 
pessoa tinha cabelos longos, e quando o gerador foi ligado pudemos observar 
um leve afastamento dos fios. Então, outra pessoa experimentou tocar na 
pessoa que tocava o gerador, não pudemos observar nada. O gerador foi 
desligado e a superfície descarregada. 
Na segunda etapa do experimento, utilizou-se o gerador, os cabos 
condutores, as outras peças metálicas, o recipiente acrílico, o óleo e o fubá. 
Colocamos o óleo no recipiente. Depois escolhemos as peças metálicas 
conforme orientação e montamos primeiro uma combinação de duas peças no 
recipiente com óleo. Instalamos os cabos no gerador e nas peças metálicas, de 
modo que uma peça ficou carregada positivamente e outra, negativamente. 
Quando ligamos o gerador, soltamos uma pitada de fubá para simular partículas 
neutras. Ao entrar em contato com o óleo e com as estruturas metálicas 
carregadas, as partículas de fubá desenharam as linhas do campo elétrico no 
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óleo. Repetimos o mesmo procedimento para outras sete combinações de peças 
metálicas. Ao finalizar o experimento, depois que o gerador já estava desligado, 
descarregamos a superfície do gerador. 
4. Resultados e Discussões 
Quanto ao primeiro experimento, foi observado o afastamento das tiras de 
alumínio, esse fenômeno ocorre pela propriedade de acúmulo de cargas em 
pontas ou estreitamentos. 
Como as tiras de alumínio possuem uma espessura muito inferior ao da 
cúpula do gerador, as cargas acabavam se acumulando em sua extremidade, 
logo como ambas extremidades das tiras apresentavam cargas com o mesmo 
sinal, existia uma força eletrostática que realizava o afastamento das tiras, até 
entrarem em equilibrio com a força da gravidade, que atraia ambas para baixo. 
De modo semelhante, como os pêlos e cabelos possuem uma espessura muito 
inferior ao resto do corpo, eles apresentam um acúmulo de cargas que acabam 
se repelindo, arrepiando os cebelos. Uma outra observação importante é, que 
devido à umidade excessiva, o gerador não apresentou a sua capacidade de 
eletrização máxima, pordendo carga para as moléculas de água que entraram 
em contato com ele, reduzindo assim drasticamente os efeitos da eletrização. 
O segundo experimento propunha a observação das linhas de campo em 
diversas situações, a interação entre dois polos eletroestáticos alinhavam as 
partículas de fubá em diversas configurações propiciando a vizualização. 
Como as partículas de fuba contém cargas eletricas minúsculas, elas 
interagem com campos eletricos, e se acomodam em regiões onde adquirem 
maior estabilidade. Nesse caso, a viscosidade do óleo e a agitação das 
partículas que tocavam os polos, acabavam por não propiciar uma vizualisação 
perfeita dos campos, mas mesmo assim, foi possivel observar os padrões 
gerados. 
Dentre diversas combinações diferentes, cada uma apresentou um 
resultado diferente, por vezes apenas alterando o sentido do campo, e com base 
nas observações, foram feitas representações gráficas de cada experimento: 
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Figura 3 - Dipolo com cargas opostas
 
 
Figura 4 - Anel carregado e carga pontual 
Figura 2 - Dipolo com cargas de mesmo sinal 
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Figura 5 - Carga pontual e Anel carregado 
 
Figura 6 - Anéis carregados 
 
Figura 7 - Anel carregado, anel neutro e carga pontual 
 
Figura 8 - Placas carregadas
 
 
 
 
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5. Conclusão 
Com os experimentos realizados no laboratório de Física da UTFPR-GP, 
pode-se concluir que mesmo não sendo possível de visualizar as cargas elétricas 
do gerador de Van der Graff, é perceptível a sua presença ao ver as tiras de 
papel alumínio se afastando e também pelo contato. 
O dia úmido prejudicou a percepção da troca de cargas entre superfícies 
com potenciais diferentes, representadas pela pessoa que encostou na outra, 
enquanto a segunda pessoa encostava no gerador. Mas com isso pudemos 
concluir que o ar com alto teor de umidade é condutor. 
Através de uma configuração simples conseguiu-se visualizar a formação 
das linhas equipotenciais dos campos elétricos gerados. Notou-se o seu 
comportamento diante de cada mudança estabelecida através da troca de 
configuração e disposição dos materiais usados nos experimentos. 
Portanto, pode-se comprovar que as linhas de força são sempre 
perpendiculares às superfícies metálicas dos eletrodos, pois as linhas 
demonstram o trajeto do campo elétrico de um eletrodo ao outro formando um 
“caminho” para a circulação da corrente elétrica, constatou-se assim, a 
existência do campo elétrico e fez-se o seu mapeamento com o auxílio da farinha 
de milho sobre o óleo. Através da aplicação de um campo elétrico é que as 
cargas positivas e negativas se deslocam, buscando um alinhamento na direção 
das linhas de força do campo em uma formação, por esta razão é que as 
partículas de farinha de milho se alinham quandoenergizados os eletrodos 
(HALLIDAY, 2013). 
6. Bibliografia 
FERREIRA, Rafael Cintra Hensel. Multiplicador de tensão utilizando 
capacitores. 2014. Relatório Final. Unicamp. Disponível em: 
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F609_2
014_sem2/Rafael_Varlei_RF2.pdf. Acesso em: 28/03/2017. 
 
HALLIDAY, D., Resnick, R., Fundamentos de física, 9ª ed., vol. 3, Rio 
de Janeiro: LTC, 2013, pp. 0138.