Experimento Cargas Elétricas

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Disciplina de Física Experimental III – CCE 0850 – Turmas 1003 
Professor: Vinício Duarte Ferreira 
Aluno: Matrícula: 
Experimento Cargas Elétricas Atividades das Semanas 7 a 17 de agosto 
Título: O princípio do funcionamento do eletroscópio de folhas e a distribuição de cargas em um condutor. 
Objetivos 
1. Descrever a produção de cargas elétricas e identificar o eletrodo e o cátodo de um gerador de Van der 
Graff. 
2. Descrever o funcionamento do eletroscópio de folhas, do torniquete elétrico em função do poder de 
pontas, da ionização das moléculas. 
3. Identificar o experimento que se relaciona ao estudo dos para-raios. 
Habilidades e competências permitidas com estas experiências 
1. Ser capaz de descrever o funcionamento do eletroscópio de folhas. 
2. Entender e reconhecer que as cargas elétricas (estáticas) se distribuem na superfície externa do 
condutor. 
3. Ser capaz de descrever o motivo dessa distribuição de cargas. 
Fundamentos da eletrificação 
Quando duas substâncias diferentes são atritadas, uma 
cede elétrons para a outra. Um gerador de Van de Graff 
é uma máquina de fazer atrito (excitação por atrito) 
entre duas partes com capacidade de fazer a troca e o 
transporte de cargas elétricas. 
É composto por uma correia de material isolante, dois 
roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas 
escovas ou pentes metálicos e uma coluna de apoio 
(Figura 01 e Figura 2). 
 
Figura 1 – Gerador de Van der Graff esquemático 
Os materiais mais usados para coluna são o acrílico ou 
o PVC. Os roletes são de materiais diferentes, ao 
menos um deles deverá ser condutor (como 
alumínio), para que se eletrizem de forma diferente 
devido ao atrito de rolamento com a correia. O motor 
gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas para a superfície externa da correia através 
das escovas. A correia transporta essas cargas entre a terra e a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, 
que se localiza no exterior dela, não gere campo elétrico sobre o rolete superior; assim, cargas continuam a 
ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente 
alcançadas. 
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Figura 2 – Funcionamento do gerador Van der Graff 
Descrição dos materiais e equipamentos com base nas imagens roteiro da Figura 3. 
1. Gerador de Van der Graff 
2. Torniquete elétrico com pivô 
3. Esfera auxiliar de descarga 
4. Vela 
5. Eletrodo gancho para eletroscópio 
6. Fitas de alumínio laminado 
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7. Tachinha ou objeto pontiagudo para descarga 
8. Fósforo ou isqueiro 
9. Fonte de alimentação para o gerador 
 
Figura 3 – Recursos materiais e equipamentos para os experimentos 
Atividades para avaliação 
Questão 1 - Eletroscópio de folhas (2 pontos) 
Inicialmente, descarregue o gerador de Van de Graff. Coloque uma faixa fina de papel alumínio sobre um 
gancho conectado ao gerador como mostrado na fig. 3.B. Ligue o gerador de Van de Graff. Observe e 
explique o ocorrido baseando-se nas leis da eletrostática, enunciando-as. 
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Questão 2 – Sinal da carga acumulada (1 ponto) 
Observe a Figura 3C e coloque a ponta de prova do osciloscópio próximo à roldana inferior do Gerador de Van 
der Graff (use a maior escala possível no aparelho de medida). A outra ponta de prova deverá estar aterrada 
conforme indicado na mesma figura. Observe a medida de tensão pelo osciloscópio e identifique 0o sinal da 
carga acumulada na cúpula do gerador. 
Resposta: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Questão 3 – Poder das pontas (1 ponto) 
Conecte uma tachinha (poderá ser um objeto condutor pontiagudo) sobre a cúpula do gerador de Van de 
Graff. Aproxime a esfera auxiliar da tachinha sem entrar em contato (Figura 3D). (a) Comentar e explicar o 
observado. (b) Aproxime a esfera auxiliar sobre várias regiões da cúpula (considere os pontos que estão 
afastados da tachinha). Comentar e explicar o observado. (c) Que relação tem esse experimento com um para-
raios? 
(a)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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(b)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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(c)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Questão 4 – Torniquete eletrostático (1 ponto) 
Inicialmente, descarregue o gerador de Van de Graff. Instale o torniquete sobre a cúpula do gerador (Figura 
3E). Ligue o gerador. Observe, registre e explique o ocorrido com base no poder das pontas? 
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Questão 5 – Vento eletrostático (1 pontos) 
Carregue o gerador de Van de Graff. Como mostrado na Figura 3F; acenda uma vela e aproxime a “chama 
vela” lentamente do gerador (não encoste a chama na cúpula). Observe, registre e explique o ocorrido. 
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Questão 6 – Campo elétrico interno e externo na cúpula (1 ponto) 
Escreva as equações do campo elétrico interno e externo gerado pela carga acumulada na cúpula do gerador 
de Van der Graff. 
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Interno Externo 
Questão 7 – Magnitude do campo elétrico da cúpula do gerador (2 pontos) 
Meça o raio da cúpula do gerador de Van de Graff e calcule a carga máxima acumulada. 
 
Questão 8 – Avaliando a tensão elétrica produzida pelo gerador (1 ponto) 
OBSERVAÇÃO: Evitar contatar a esfera do gerador com as mãos. Segurar a esfera auxiliar pela haste de 
madeira. Quando a esfera auxiliar ficar eletrizada descarregá-la encostando-a sobre uma peça metálica. 
Ligar o gerador e aumente lentamente a frequência do motor. Aproxime a esfera auxiliar do gerador de Van 
de Graff até que ocorra a descarga elétrica produzindo uma centelha (olhe a fig. 3A). A rigidez dielétrica do ar 
tem valor RD = 3,0 x 106 V/m. Desta forma, RD = V/d; onde V é a tensão produzida pelo gerador e d é a 
distância necessária para romper a rigidez do ar fazendo-o passar de isolante à condutor; estime a tensão 
produzida pelo gerador de Van de Graff: 
Fontes de referência 
1. Manual Conjunto de Eletricidade – CIDEPE 
2. Laboratório de Eletricidade e Magnetismo – UFERSA 
(Experimento de Eletrostática com o Gerador de Van der Graff) 
3. Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física III, Eletricidade e Magnetismo, 12ª Edição, Pearson, 2008. 
4. Resnick, Halliday, Krane, Física 3, 5ª Edição, LTC, 2007 
 
Anotações 
 
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Anotações