RELATORIO Van der Graaf Relatório

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GERADOR DE VAN DE GRAAFF 
 
OBJETIVO: 
 Demonstrar visualmente a existência das linhas de força através do mapeamento de campo 
elétrico gerado pela produção de uma tensão com um gerador de Van de Graaf excitando eletrodos 
de formatos diferentes, interpretando o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois 
eletrodos de formatos diferentes configuração das linhas de forças entre eletrodos de formatos 
diferentes e interpretar o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de 
formatos diferentes. 
 
 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
O chamado gerador de Van de Graaff foi idealizado pelo engenheiro americano Jemison Van 
de Graaff (fig. 1), em 1929, com o objetivo de atingir altas tensões. Esse equipamento foi 
indispensável para condução das pesquisas sobre a constituição dos átomos e pesquisas nucleares. 
O gerador de Van de Graaff (fig. 2), constitui-se de um motor capaz de movimentar uma 
correia feita de material isolante. A correia atrita-se na parte inferior com uma escova metálica 
ligada ao eletrodo negativo ou positivo de uma fonte. Esse movimento eletriza a correia por atrito, 
que sobe pelo lado esquerdo eletrizada. Ao chegar à parte superior, a correia toca uma segunda 
escova, que está em contato com a camada esférica do gerador. Cargas elétricas de sinal oposto ao 
da correia penetram por ela, deixando a esfera do gerador eletricamente carregada e capaz de gerar 
altas tensões elétricas ao seu redor. 
 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
FÍSICA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig: 1 Robert Jemison Van de Graaff 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2: Estrutura do gerador de Van de Graaff 
 
A partir do momento em que as cargas acumuladas da esfera metálica criarem um campo 
elétrico de 30 KV/cm, o ar nas redondezas do condutor sofrerá um processo de ionização, o chamado 
efeito corona, que limitará o acúmulo de cargas elétricas na esfera. 
O gerador de Van de Graaff pode ser utilizado em laboratórios de Física para o estudo de 
eletrizações por atrito, cargas elétricas, rigidez dielétrica etc. 
 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). 
 
O gerador especificado, (fig. 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 – Esfera de metal 
2 – Eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para segurar a ligação entre a esfera e a 
correia 
3 – Rolete superior 
4 – Lado positivo da correria 
5 – Lado negativo da correia 
6 – Rolete inferior 
7 – Eletrodo inferior 
8 – Bastão terminado em esfera usado para descarga da cúpula 
9 – Faísca produzida pela diferença de potencial 
Existem basicamente três processos de eletrização conhecidos. Por atrito, por contato 
(condução) e por indução. A eletrização por atrito ocorre basicamente com materiais considerados 
isolantes. Um dos materiais, quando friccionado com outro material, perde elétrons e fica carregado 
positivamente. O outro material ganha estes elétrons ficando carregado negativamente conforme 
mostra a fig.4. 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.4: representação das três etapas do processo de eletrização por atrito. Inicialmente, os 
corpos são neutros. Depois, eles são friccionados. E por último, ambos estão carregados 
com cargas iguais em módulo, porém sinais opostos. 
 
Já no processo de indução, exige-se um material condutor para ser utilizado como induzido. 
Na eletrização por contato, é necessário que pelo menos um dos dois seja condutor de eletricidade. 
Isto porque otimiza a distribuição das cargas pelo respectivo corpo. Portanto, a eletrização é máxima 
se os dois materiais envolvidos são condutores, pois as cargas vão fluindo até atingir um equilíbrio 
eletrostático. 
O gerador auto excitado trabalha segundo princípios do efeito triboelétrico. Esse termo refere-
se ao fenômeno que ocorre quando dois materiais diferentes estão bem juntos e então são puxados 
para que se separem. 
A série triboelétrica foi criada para classificar os materiais que se eletrizam por atrito, quanto 
à facilidade de trocarem cargas elétricas. Série triboelétrica é, portanto, o termo utilizado para 
designar uma listagem de materiais em ordem crescente quanto à possibilidade de perder elétrons. 
Ou seja, quanto maior a facilidade em adquirir cargas positivas, mais alta é a posição que ocupa na 
tabela. É o caso do atrito entre lã e PVC. Deste modo, foram classificados conforme tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 : Triboeletica 
 
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DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
 
1º EXPERIMENTO: 
 Isolantes e condutores elétricos. 
 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Bastão de teste. 
 
Procedimentos: 
 Ao verificar e a analisar os equipamentos, liga-se o Gerador de Van de Graaf, para dar início 
ao experimento; 
 Aproxime o bastão de teste à cúpula metálica do gerador (fig.5); 
 Ao aproximar o bastão de teste da esfera metálica do gerador, podemos observar uma 
transferência visível de elétrons de um corpo para o outro em forma de raio. Esse pequeno raio 
acontece por causa da descarga elétrica, onde ar que era um isolante passa a ser um condutor devido 
à intensidade do campo elétrico ser muito alta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5: Aproximação do bastão de teste junto à cúpula do Gerador Van de Graaff. 
 
 
1º EXPERIMENTO: 
Elevando tiras de papel. 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Tira de papel; 
 Fita durex. 
 
Procedimentos: 
 Cortou-se uma tira de papel; 
 Em seguida fixamos essa tira de papel na parte externa da cúpula com fita durex; 
 Liga-se o Gerador de Van de Graaf, para dar início ao experimento; 
 Logo, a tira de papel é energizada com a mesma carga da cúpula gerando uma força de repulsão 
entre ela e a cúpula, ficando presa somente pela extremidade fixada pela fita durex, como pode ser 
visto na (fig.6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.6: Elevação da tira de papel. 
 
 
3º EXPERIMENTO: 
Chuva de bolas de isopor (chuva de confetes). 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Copo descartável de café; 
 Bolas de isopor (pequenas); 
 Fita durex. 
 
Procedimentos: 
 Colocou-se pequenas bolas de isopor em um copinho de café descartável; 
 Prendeu-se com durex o copinho sobre a cabeça da cúpula metálica do gerador (fig.7); 
 Ligou-se o Gerador de Van de Graaf para dar início ao experimento; 
 Ao ser ligado, observou-se que, sob atuação do campo elétrico, bolinhas de isopor se repeliram 
e voaram do copo formando uma espécie de chuva de bolinhas, e as outras ficaram aderidas ao copo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.7: Copo descartável com bolas de isoporfixado sobre a cúpula do Gerador. 
 
 
4º EXPERIMENTO: 
 Fitas condutoras, elevando tiras de papel Alumínio: 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Tiras de papel alumínio; 
 Fita durex. 
 
Procedimentos: 
 Retirou-se a cúpula do Gerador de Van de Graaf e apoiou sobre um material isolante na mesa 
 Fixou-se com fita durex duas tiras de papel alumínio na cúpula, uma naparte externa e a outra 
na parte interna; (Fig.8) 
 Ligou-se o Gerador de Van de Graaf para dar início ao experimento; 
 Após carregar a cúpula, notou-se que a fita de papel alumínio colada na parte externa da cúpula 
sofre uma repulsão, ficando ascendente e presa somente pela fita durex, e a fita de papel alumínio que 
está no interior da cúpula permanece da mesma forma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.8: Cúpula do G.V.D.G. apoiada sobre material isolante na mesa, 
para fixação das tiras de aluminio. 
 
 
5º EXPERIMENTO: 
Conduzindo vento elétrico. 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Pino de pressão com agulha; 
 Torniquete elétrico. 
 
Procedimentos: 
 Prendeu-se sobre a cúpula do Gerador de Van de Graaf um pino de pressão com agulha e um 
torniquete elétrico; 
 Ligou-se o Gerador de Van de Graaff para dar início ao experimento; 
 Ao ser ligado, observou-se que o torniquete elétrico começou a rotacionar à medida que o 
campo elétrico aumentava, saindo do seu estado de inércia ficando com uma velocidade constante 
(fig.9). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.9: Torniquete elétrico rotacionando sobre a cúpula. 
 
 
6º EXPERIMENTO: 
Sopro elétrico. 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Eletrodo em forma de L; 
 Pino de pressão com agulha; 
 Vela. 
 
Procedimentos: 
 Colocou-se sobre a cúpula do Gerador de Van de Graaff um pino de pressão com agulha e um 
eletrodo em forma de L; 
 Ligamos o Gerador de Van de Graaff para dar início ao experimento; 
 Acendeu-se a vela; aproximando-a da cúpula e podemos notar a deflexão da chama da vela pelo 
vento iônico que foi produzido pelos íons que saem da cúpula; 
 Aproximou-se a chama da vela na ponta do eletrodo em forma de L (fig.10), notou-se que essa 
chama se inclinava chegando a se apagar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.10: Aproximação da chama da vela na ponta do eletrodo. 
 
 
7º EXPERIMENTO: 
Lâmpada fluorescente. 
Materiais utilizados: 
 Gerador de Van de Graaff; 
 Lâmpada fluorescente. 
 
 
Procedimentos: 
 Primeiramente ligamos o Gerador de Van de Graaff; 
 Logo após apagamos as luzes; 
 Em seguida segurando uma lâmpada fluorescente encostamos um dos polos à cúpula. Logo 
obtivemos uma luminosidade fraca que se estendia até a metade da lâmpada onde se situava 
a mão da pessoa que a segurava (fig.11). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.11: Lâmpada recebendo cargas do G.V.D.G. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 8: Linhas de Campo Elétrico. 
 
Materiais utilizados: 
Gerador de Van de Graaff; 
Mesa projetável de adesão magnética para gerador; 
Eletrodo pontual de transferência; 
Conjunto de eletrodos auxiliares de diversos formatos; 
Recipiente de vidro (cuba cilíndrica); 
Óleo de soja; 
Fubá. 
 
Procedimentos (1) - Cargas pontuais: 
 Foi colocado o óleo de soja e o fubá em um recipiente de vidro; 
 Em seguida esse recipiente de vidro foi colocado sobre a mesa projetável, em cima de dois 
eletrodos em forma de cargas pontuais carregados com sinais opostos (figura 11); 
 Ligamos o Gerador de Van de Graaff para dar início ao experimento; 
 Ao ser ligado, não conseguimos notar as linhas de força no primeiro instante, ou seja, uma 
melhor visão das linhas formadas pelo campo elétrico. Podemos observar um alinhamento 
bem sutil que se formava a partir daquele campo elétrico. O fubá ficou um pouco disperso, 
porém nota-se certo aglomerado no centro do recipiente (figura 11.1). 
 
Procedimentos (2) - Carga pontual com barra carregada: 
 Foi inserida uma pequena barra (eletrodo auxiliar) sobre uma das cargas pontuais; 
 Colocamos novamente o mesmo recipiente de vidro contendo óleo de soja e fubá sobre a 
mesa projetável; 
 Foi ligado o Gerador de Van de Graaf para dar início ao experimento; 
 Ao ser ligado, verificou-se que as linhas formadas pelo campo elétrico agora pareciam seguir 
para um mesmo ponto no recipiente, alinhando as partículas de fubá que começaram a se 
formar sutilmente perpendiculares a barra carregada (figura 11.2). 
 
Procedimentos (3) – Uma carga pontual: 
 Foi colocado um eletrodo de forma circular em cima dos eletrodos em forma de cargas 
pontuais; 
 Logo após colocamos o recipiente de vidro contendo óleo de soja e fubá sobre os eletrodos; 
 Em seguida foi acoplado o eletrodo pontual de transferência de forma que o parafuso da sua 
extremidade ficasse bem ao centro do recipiente em contato com a mistura; 
 Ligamos o Gerador de Van de Graaff e foi possível perceber visivelmente a mistura bem 
dispersa e o alinhamento das linhas de campo formadas exatamente onde o parafuso do 
eletrodo pontual entrava em contato com a mistura (figura 11.3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11: Mesa projetável ligada ao 
gerador e os acessórios necessários. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.1: Resultado com cargas Figura 11.2: Resultado com carga Figura 
11.3: Resultado com uma carga 
pontuais. pontual com barra carregada. 
pontual. 
 
 
 
 
CONCLUSÕES 
 
 
 
Tendo em vista os experimentos realizados entendemos que o Gerador de Vander Graaff 
é um gerador de corrente constante, um acumulador de cargas que funciona através do processo 
de eletrização. Através dos experimentos tivemos uma visão melhor para compreender de forma 
prática os conceitos de eletrização, campo elétrico, força elétrica, condutividade e outros que 
condiz na teoria. 
Podemos concluir, que os experimentos foram importantes para constatar o principio da 
eletrostática em que as cargas de sinais contrários se atraem e de sinais iguais se repelem e 
perceber também os diferentes tipos de comportamento de cargas elétricas na superfície do 
condutor diante de cada mudança estabelecida através da troca de eletrodos auxiliares de 
diversos formatos e dos diversos materiais usados nos experimentos como vela, lâmpada 
fluorescente, tiras de papel, bolinhas de isopor e outros objetos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
 
 
1. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Yearly. Fundamentos de física. Rio 
de Janeiro: LTC, 1996-2002. 8 v. 
 
 
2. GERADOR ELÉTROSTÁTICO DE VAN DE GRAAFF 
Professor Paulo Cesar Pfaltzgraff Ferreira 
Disponível em: 
https://www.dropbox.com/s/qyhdg3nq7ele9bq/Gerador%20de%20Van%20de%20Graaff.
pdf?dl=0. 
Acesso em: 09 de março de 2018. 
 
 
3. GERADOR DE VAN DE GRAAFF – USP 
Disponível em: 
http://eaulas.usp.br/portal/search.action?searchField=gerador+van+de+graaff&searchFiel
d_widget=gerador+van+de+graaff&idOrderView=1. 
Acesso em: 03 de abril de 2018. 
 
 
 
4. CAMPO ELÉTRICO 
Disponível em: 
https://www.infoescola.com/fisica/campo-eletrico/ 
Acesso em: 04 de abril de 2018. 
 
 
5. ELETROMAGNETISMO 
Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/eletromagnetismo.htm. 
Acesso em: 04 de abril de 2018.