Relatório 2014.02 Física Experimental III - Gerador de Van der Grafft

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Física Experimental III
Experimento 02: Gerador de Van der Grafft
Data: 19/08/2014
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Introdução 
 O engenheiro e físico americano Robert J. Van de Graaff (1901 – 1967) construiu um gerador, em 1931, que foi o primeiro utilizado em pesquisa nuclear. O Gerador, que leva seu nome, tem a capacidade de produzir voltagens extremamente altas, e ao contrário do que se pode pensar (considerando que esse é um dispositivo que aguça a curiosidade das pessoas, de modo geral, por fazer os fios dos cabelos ficarem levantados) ele não foi inventado para ser ferramenta de ensino de física, apesar de muitas vezes ser empregado para introduzir conceitos de eletricidade estática. O dispositivo em questão foi inventado para fornecer a alta energia necessária para os primeiros aceleradores de partículas.
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 e Interpretar o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes.
Procedimentos Experimentais
Eletrização por Contato:
 Quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado,
observa-se que ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal. Ex.: tendo-se um bastão carregado e uma esfera neutra inicialmente, ao tocar-se as esfera com este bastão verifica-se que a esfera adquire a carga de mesmo sinal daquela presente no bastão.
Fazendo um chafariz com confetes: Foram observados dois tipos de comportamentos dos confetes. No primeiro caso, os confetes que subiram estavam com a carga igual, ou seja há uma repulsão. No segundo caso, os confetes possuem cargas diferentes, sendo assim, se atraem
.
Elevando tiras de papel: Sendo as cargas iguais a tira sofreu uma repulsão.
Produzindo um vento elétrico: Prendeu-se a cima do gerador um suporte fixo onde encontrava-se uma hélice feita de alumínio prendeu-se na parte superior do gerador e ligou-se o gerador, observou-se que a pá do hélice, começou a girar a medida que o campo elétrico aumentava. Saindo do seu estado de inercia, começou a admitir velocidade constate, esse processo ocorreu porque houve uma repulsão das cargas na ponta da hélice.
Produzindo um para-raio: Pegou uma tachinha e colocou presa no gerador, quando era apontada esse local de aterramento era conduzido uma espécie de raio ligando o gerador ao ponto de 
aterramento.
Materiais Utilizados: 
Gerador de Van Der Graaf
Cabos Pino banana
 Fita Crepe.
Tiras de alumínio
Pedaços de papel picado
Pás de forma hélice preso a suporte
Terminal condutor de descarga boleado.
Conclusão
A seguir serão apresentadas as anotações do experimento, com o que foi observado no desenvolvimento de bancada de cada experimento que se sucedeu com suas explicações técnicas embasadas em conceitos adquiridos em sala de aula.
Experimento chuva de papel, por quê o papel saiu voando?
 E explicação do experimento 2 também, pois trata-se da mesma experiência.Utilizaremos um sistema, convencionado onde por observações de maneira de carga de cada material onde polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem, quando damos um ponto de descontinuidade em uma folha de papel temos que cada papel picado fica polarizado com positivamente ( + ) e outros ficam polarizado negativamente ( - ), quando ligamos o gerador temos um campo elétrico regido ( + ) logo todos os papeis picados que estiverem polarizado igual ao campo ( + ) papel ( + 
) essa é a condição para o confete sair voando, caso seja campo ( + ) papel ( - ) haverá uma atração de pois polos diferentes se atraem. Foi observado também que houve uma quantidade muito grande de papel preso no copo, isso pode ter ocorrido por causa da umidade do papel que dificultou o capo magnético.
Experimento do Hélice que gera um vento elétrico, Por quê aconteceu?
Ocorreu a polarização diferentes nas postas das hélice.
1 tira de alumínio, Por que aconteceu?
Ocorreu a repulsão das cargas iguais, muito semelhante ao experimento da chuva de confetes.Produzindo um para-raios, por que aconteceu? A energia armazenada no campo elétrico que fica armazenado no gerador tem a tendência natural de descarregar em qualquer ponto terra, logo quando ligamos o gerador houve um grande acumulo de energia a volta do gerador, o ponto da taxinha que está aterrada houve uma descarga elétrica pois o gerador esta tão carregado que a primeira camada ioniza o ar perto da taxinha e descarrega o gerador para a terra, logo esse poder de ionização é explicado pelo poder das pontas. Conclusões do experimento e Respostas as questões propostas: O Gerador eletrostático do tipo Van der Graaff consiste em um aparelho onde existe uma correia de material isolante usada para transportar cargas elétricas que são acumuladas em uma esfera metálica. Esta correia é movimentada por um pequeno motor. O terminal pode atingir um potencial de vários milhões de Volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de física atômica, ou até centenas de milhares de Volts nos pequenos geradores.Existem dois pentes metálicos, que respondem pela troca de carga entre a terra e a correia, na parte de baixo e entre a correia e a esfera metálica, na parte de cima. Suponha que haja transferência de cargas negativas do pente inferior aterrado. Esta transferência se dá pelo arrastamento da camada de ar que fica entre o pente e a correia. Neste caso o pedaço da correia que está se atritando fica com excesso de cargas positivas. Este pedaço de correia "caminha" até o topo do aparelho, onde se encontra o pente superior, que está ligado internamente à esfera metálica. Neste ponto há transferência de cargas negativas da esfera para a correia, através do pente (Poder das Pontas), de modo a neutralizar as cargas positivas que chegam pela correia isolante.
As cargas negativas, que passam da esfera para a correia, deixam atrás de si, na esfera, um excesso de cargas positivas e, assim, o terminal (esfera metálica) começa a acumular cargas positivas que dão origem a diferenças de potencial de milhares de volts. O nosso gerador é capaz de gerar faíscas elétricas de 240 milimetros, o que corresponde a tensões superiores a 240.000 Volts.
Bibliografia
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. v. 2. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ 2006.
Apostila de Física Experimental II, Roteiros para Experimentos de Física.