Relatório Gerador de Van der Graaff

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UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO 
ENGENHARIA AMBIENTAL E QUÍMICA 
 
 
 
 
 
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II 
 
EXPERIMENTO I – GERADOR DE VAN DE GRAAFF 
 
 
 
TURMA: 3º SEMESTRE – MANHÃ 
NOME R.A. 
ADRIAN DANIEL 00097196 
MATHEUS LEME 00092688 
PAULA VENDRAMELLO 00097663 
VITOR KAIBER 00097985 
WILLIAM KURYIAMA 00097857 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOROCABA – SP 
11 DE MARÇO DE 2019 
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Adrian Daniel, Matheus Leme, Paula Vendramello, Vitor Kaiber e William Kuryiama 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO I – GERADOR DE VAN DER 
GRAAFF 
 
 
Relatório do componente curricular física II 
realizado por alunos cursando engenharia 
química e ambiental na Universidade de 
Sorocaba, como requisito para obtenção 
de uma das notas avaliativas de 
laboratório. 
 
Orientador: Salvador Mangini Filho 
 
 
SOROCABA – SP 
11 DE MARÇO DE 2019 
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SUMÁRIO 
 
 
1. Introdução ......................................................................................................... 4 
2. Funcionamento do equipamento ...................................................................... 4 
3. Para que é utilizado .......................................................................................... 5 
4. Objetivos ........................................................................................................... 6 
5. Materiais ........................................................................................................... 6 
6. Procedimento Experimental ............................................................................. 7 
7. Resultados e Discussão ................................................................................... 7 
8. Conclusão ......................................................................................................... 8 
9. Referências Bibliográficas ................................................................................ 8 
10. Anexo ............................................................................................................. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
 
 Nesse experimento serão estudadas as 3 formas de eletrização: 
- Atrito: ao atritar 2 materiais diferentes, estes ficam com a mesma quantidade de 
cargas, mas de sinais opostos. 
- Indução: induz (sem o contato) a oposição de cargas, necessitando um terceiro 
corpo, em contato com carga tendendo a zero (fio terra) para descarregar um dos 2 
primeiros corpos. 
- Contato: ao haver o contato de 2 materiais idênticos e eletricamente carregados cada 
um fica com metade da carga original total e de mesmo sinal. 
 Será utilizado o gerador de Van Der Graaff para demonstração desses conceitos. 
 O gerador de Van de Graaff é um instrumento de corrente constante, e sua bateria 
é um gerador de voltagem constante, variando a intensidade e dependendo de quais 
os aparelhos que são conectados. O Gerador Van de Graaff é uma máquina que utiliza 
uma Correia móvel e acumula uma Tensão Eletrostática muito alta na superfície de 
uma esfera de metal. 
 
2. Funcionamento do equipamento 
 
 O Gerador de Van Der Graaff funciona através de um motor que gira um eixo 
dielétrico, que por sua vez movimenta uma correia a qual atrita consigo mesma. Esse 
movimento eletriza a correia, transmitindo a carga elétrica acumulada para uma 
agulha que toca a parte de dentro da esfera metálica que se encontra na parte superior 
do equipamento. Como a carga elétrica não se mantem no núcleo da esfera, ela, 
portanto, se armazena na parte exterior da esfera metálica fazendo com que sua 
superfície fique carregada eletricamente. Quando aproximamos um objeto metálico 
dessa esfera carregada, ela cria um diferencial elétrico na superfície do objeto, 
permitindo que os elétrons da esfera tendam a subir para o objeto metálico. Nesse 
processo, os elétrons se deslocam com muita velocidade, sendo possível observar 
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pequenas fagulhas através de seu de deslocamento. Já quando é uma pessoa que 
está tocando na superfície esférica, a eletricidade acumulada tende a ir para o lado 
mais fácil de escapar, no caso as pontas dos cabelos e pelos. 
 
 
3. Para que é utilizado 
 Em 1930, o gerador de Van Der Graaff era utilizado para fornecer a tensão 
necessária para acelerar as partículas, consequentemente, estudar a composição do 
átomo, conhecido como acelerador eletrostático. O gerador acelerava as partículas 
subatômicas a grandes velocidades, com base de estudos de física nuclear. 
 Os aceleradores eletrostáticos são de suma importância e atendem os 
requerimentos de experimentos de alta precisão. “O gerador tem a vantagem básica 
de fornecer um potencial constante direto, eliminando assim certas dificuldades 
inerentes à aplicação de altos potenciais não constantes (GRAAFF, Vol. 38, 1919)”. 
Por exemplo, estudos mais aprofundados por pesquisadores como Tuve et al. (1936), 
trabalhos aplicados à difusão de prótons por prótons, devido a precisão sobreposto às 
médias, foi considerado um dos dos trabalhos mais precisos neste assunto. 
 Conforme os estudos específicos supracitados, possibilitou-se raciocinar o 
funcionamento da eletrização de três formas; atrito, contato e indução, sendo 
componentes da eletricidade estática. Os elétrons tem a capacidade de se mover de 
um átomo para o outro, para que isso ocorra, é necessário esfregar um objeto no 
outro, para aumentar a área de contato. Uma propriedade das cargas positivas e 
negativas é definido como: cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem. 
Quando um material entra em contato com o outro, fazem trocas de elétrons ou ficam 
balanceados, é um caso com inúmeras variaveis, dependendo do material. Por conta 
disso, originou-se a tabela triboelétrica, em que no topo, os materiais ficam 
carregados positivamente e abaixo negativamente (figura 1). 
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4. Objetivos 
 
 O objetivo central do experimento realizado em laboratório foi mostrar para os 
alunos, de forma prática, o fenômeno elétrico que ocorre no instrumento (Gerador de 
Van Der Graaff) e como a eletricidade produzida no gerador pode ser canalizada para 
outros corpos por contato (como o exemplo do corpo humano) ou por indução (como, 
por exemplo, na aproximação de um bastão metálico). 
 
 
5. Materiais 
Os materiais utilizados foram: 
- Gerador de Van de Graaff (figura 2); 
- Papel picado; 
- Lata de alumínio de 350 ml 
Figura 1 - Tabela Triboelétrica 
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6. Procedimentos Experimentais 
 
 O gerador foi ligado e regulado para a velocidade adequada, então aproximou-se 
o bastão com a esfera menor da esfera maior para ocorrer a transferência de 
elétrons por indução. Após o preparo, alguns voluntários, um de cada vez, tiveram a 
oportunidade de colocar as mãos no gerador e visualizar o levantamento dos fios de 
cabelo, a movimentação da lata ou a movimentação dos papéis picados. Sempre 
tomando o devido cuidado com o ligamento e desligamento do equipamento e 
levando em conta a segurança dos alunos. 
 
7. Resultados e Discussão 
 
Observa-se que todos os fenômenos ocorridos acontecem devido à transferência de 
elétrons no corpo. Quando se movimenta a lata com a mão, sem encostar nela, 
pode-se notar uma força de repulsão, em que os corpos estão com cargas iguais, 
então se repelem. Jácom os papeis picados, ocorre uma força de atração, pois os 
papéis vêm em direção à mão eletrizada, e, portanto, nota-se que os corpos 
possuem cargas opostas. Esse campo elétrico que é criado em volta do gerador 
pode ser expressa pela Lei de Coulomb, que refere-se ás forças de atração e 
Figura 2 - Gerador de Van Der Graaf 
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repulsão entre duas cargas elétricas e puntiformes. A fórmula para a Lei de Coulomb 
é (1): 
 
(1) 𝑭 =
𝒌⋅|𝒒𝟏|⋅|𝒒𝟐|
𝒅𝟐
 
Onde: 
F= força elétrica entre as cargas (N) 
k= constante eletrostática no vácuo (8.99x10^9 N.m²/C²) 
q1 e q2 = cargas elétricas (C) 
d = distância entre as cargas (m) 
8. Conclusão 
 
Conclui-se que todo excesso de carga encontrada no gerador ficará apenas em sua 
superfície, não haverá nenhum excesso no interior do instrumento. As cargas 
acumuladas no exterior do gerador criam um campo elétrico que aponta para fora, e 
em contato com um corpo não metálico, os elétrons tendem a tentar escapar por 
lugares mais fáceis, que são as extremidades leves, como os fios de cabelo e os 
pelos. 
O experimento comprovou a base teórica e foi satisfatório, pois possibilitou aos 
alunos a visualização com clareza do campo elétrico que é criado em torno do 
gerador e os fenômenos que ocorrem quando o corpo está em contato com esse 
campo elétrico. Observou-se os fios de cabelo levantando, assim como os pelos, e a 
movimentação da lata com uma das mãos eletrizadas, além da movimentação dos 
papéis picados. 
 
9. Referências Bibliográficas 
 
ATHOS ELETRONICS. Gerador de van der graaff. Disponível em: 
<https://athoselectronics.com/gerador-de-van-de-graaff>. Acesso em: 07 mar. 2019. 
BRASIL ESCOLA. Lei de coulomb. Disponível em: 
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-coulomb.htm>. Acesso em: 07 mar. 2019. 
9 
 
EBAH. Relatório van der graaff. Disponível em: 
<https://www.ebah.com.br/content/ABAAABML8AF/relatorio-van-graaf-fisica-iii>. 
Acesso em: 07 mar. 2019. 
INFO ESCOLA. Gerador de van der graaff. Disponível em: 
<https://www.infoescola.com/fisica/gerador-de-van-de-graaff>. Acesso em: 28 fev. 
2019. 
MUSEU DAS COMUNICAÇÕES. Gerador de van der graaff. Disponível em: 
<http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/moreinfo/2_3_7_v
angraafgenerator.html>. Acesso em: 28 fev. 2019. 
PASSEI DIRETO. Relatório gerador de van der graaff. Disponível em: 
<https://www.passeidireto.com/arquivo/6623779/relatorio-gerador-de-van-der-graff>. 
Acesso em: 07 mar. 2019. 
SALA, OSCAR. O gerador eletrostático e as suas aplicações. Departamento de 
física, faculdade de filosofia, ciências e letras de São Paulo. vol.62 no.spe1 São Paulo 
2010. 
SÓ FISICA. Lei de coulomb. Disponível em: 
<https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/leidecoulom
b.php>. Acesso em: 07 mar. 2019. 
TUVE, M. A.; HEYDENBURG, N. P.; HAFSTAD, L. R. The scattering of protons by 
protons. Physical Review, v. 50, n. 9, p. 806, 1936. 
VAN DER GRAAFF, Robert J. A 1,500,000 volt electrostatic generator. Phys. Rev, v. 
38, p. 1919, 1931. 
WARREN, Robert Eugene; POWELL, J. L.; HERB, R. G. Electrostatic Analyzer for 
Selection of Homogeneous Ion Beam. Review of Scientific Instruments, v. 18, n. 8, 
p. 559-563, 1947. <https://athoselectronics.com/gerador-de-van-de-graaff/> 
Acessado: 07/03. 
 
 
 
10. Anexo 
10 
 
 
 
 
Figura 3 - Movimentação de lata 
Figura 4 - Levantamento de cabelo 
Figura 5 - Eletrização por indução 
 
Figura 6 - Movimentação de papéis