Relatório ( gerador de van der graaff)

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Universidade Federal de São João Del-Rei
Campus Alto Paraopeba
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL
Estudo do Campo Elétrico e do acúmulo de cargas elétricas usando o gerador de Van de Graaff
Aluna: Sarah Soares Freitas Monteiro - 174100028
Professora: Larissa Fernandes Costa
Ouro Branco – MG
Março de 2018
1) Introdução:
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, contato e indução. 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.
2) Objetivo:
Demonstração visual da existência das linhas de força através do campo elétrico gerado pela produção de uma tensão com um gerador de Van de Graaff, interpretando os efeitos do campo elétrico produzido pelo acúmulo de cargas em uma esfera oca metálica.
3) Resultados e discussões:
Na primeira parte do experimento, colamos papel alumínio na esfera metálica e observamos que 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. 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. 
Papel alumínio colado na esfera.
Com o eletroscópio de folha no topo da esfera, as cargas se concentraram neste, transferindo elétrons para o papel alumínio causando repulsão entre as tiras. O movimento de repulsão das tiras se deu porque nelas foram aplicadas cargas de mesmo sinal, pela forma de eletrização por contato.
No mesmo experimento, colocamos fiapos de algodão próximos do gerador e estes foram atraídos, porque estavam neutros e a esfera estava eletrizada. Novamente observou-se um fenômeno de indução.
Na segunda parte do experimento 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.
Sob a influência do campo elétrico gerado em cada caso, as sementes de grama foram se orientado de acordo com as linhas de forças, caracterizando a configuração o campo elétrico entre os dois eletrodos.
Nas três imagens anteriores, podemos observar as diferentes formas dos campos elétricos formados.
Na ultima parte do experimento podemos observar que 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. 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. 
4) Conclusão:
Podemos concluir que através de uma configuração simples conseguiu-se visualizar com clareza a formação dos campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas pelo campo elétrico gerado. Pôde-se notar o seu comportamento diante de cada mudança estabelecida através da troca de configuração e disposição dos materiais usados nos experimentos. Com o conhecimento teórico de Campo Elétrico obtido a principio, vislumbra-se pelos experimentos realizados sua ação prática que condiz com a ação teórica.
5) Referências bibliográficas
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.