Relatorio Gerador de Van de Graaff

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CENTRO UNIVERSITÁRIO CAMPO REAL 
ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 PAULA CAMARGO WITTES 
Prof. Julio Cabral 
 
 
 
 
 
 
GERADOR DE VAN DE GRAAFF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GUARAPUAVA 
 2019 
GERADOR DE VAN DE GRAAFF 
INTRODUÇÃO 
Nesse experimento, observamos o processo de eletrização do gerador, e 
também sua “perda” de elétrons em 5 experimentos diferentes. Foram eles, 
elevando tiras de papel, acendendo uma lâmpada fluorescente, simulando um 
para-raios, fazendo um “chafariz” com bolinhas de isopor, a extensão da centelha no 
gerador e a rigidez dielétrica. 
 
OBJETIVOS 
● Reconhecer a influência e reação do campo elétrico; 
● Determinar o potencial elétrico fornecido pelo gerador; 
● Avaliar visualmente a extensão da centelha produzida pelo gerador; 
● Relacionar a extensão da centelha com as condições do meio. 
 
REFERÊNCIA TEÓRICO 
Segundo Teixeira (2018), a eletricidade teve seu início na Grécia antiga 
quando os gregos perceberam que ao atritar a lã com o âmbar, ele adquire 
propriedades para atrair pequenos objetos, ou seja, podemos dizer que o âmbar 
adquiriu uma carga elétrica. 
Segundo Bertolo (2012), hoje em dia tem-se que os corpos materiais sejam 
constituídos de agregados de átomos e moléculas, sendo eles formados de elétrons, 
prótons e nêutrons, as duas primeiras possuem carga elétrica e a última, é neutra. 
A carga elétrica é uma propriedade das partículas elementares que compõem 
o átomo​. ​Um princípio fundamental da carga elétrica é a da atração e repulsão, que 
diz: “há duas variedades de cargas”, chamadas positivas (+) e negativas (-​): cargas 
que possuem o mesmo sinal se repelem e as de sinais contrários se atraem. O outro 
princípio fundamental é o da conservação das cargas elétricas: “num sistema 
eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e 
negativas é constante”. 
Os materiais são classificados como condutores e isolantes. Segundo Bertolo 
(2012), os materiais identificados como condutoras são aquelas nas quais os 
elétrons possuem baixa resistência para sua movimentação, pois estão fracamente 
ligados ao átomo. Assim esses elétrons, por se encontrarem mais distante do 
núcleo, têm facilidade de locomoção, e ao se afastarem do átomo são chamados de 
elétrons livres. Já os isolantes, apresentam características opostas, em que seus 
elétrons possuem uma forte ligação com o núcleo atômico, dificultando sua 
movimentação. 
O princípio do funcionamento do Gerador de Van de Graaff é norteado pelos 
processos de eletrização: Eletrização por atrito; Eletrização por contato; Eletrização 
por indução. 
Segundo Júnior (2017) para se obter uma eletrização por atrito eficaz, é 
necessário a escolha de materiais cujos seus elementos sejam capazes de 
estabelecer as ligações químicas. Esse fenômeno ocorre devido à existência de 
átomos que possuem a facilidade de perder elétrons e átomos que têm a facilidade 
de ganhar elétrons. Na eletrização por atrito são necessários ter dois corpos 
inicialmente neutros e de materiais diferentes, no processo começa haver uma 
transferência de elétrons de um corpo para outro onde ocorre o princípio da 
conservação das cargas. 
Para facilitar a escolha dos materiais, foi criada uma lista chamada de série 
triboelétrica (Figura 1), criada para classificar os materiais que se eletrizam por atrito. 
 
Figura 1 - Série triboelétrica. Fonte Betas física. 
No processo de eletrização por contato, se deve ter um corpo carregado 
negativamente e outro neutro. Quando ocorre o contato do corpo eletrizado com o 
corpo neutro, há uma transferência de elétrons de um corpo para outro até que atinja 
o equilíbrio eletrostático. 
Segundo Teixeira (2018), no processo de indução, considera-se um corpo 
eletrizado positivamente, que chamaremos de indutor e outro eletricamente neutro, 
que denominaremos de induzido. Ao aproximar o indutor do induzido, ocorrerá de 
acordo com o princípio da eletrostática, a separação das cargas e uma redistribuição 
das mesmas no induzido, ficando as cargas de sinais contrários, umas próximas das 
outras. Em seguida, na presença do indutor, ligamos o induzido à terra. Com isso, 
haverá uma transferência de elétrons da terra para o induzido. Por fim, ainda na 
presença do indutor, cortaremos a ligação do induzido com a terra e, com isso, 
essas cargas irão se distribuir ao longo da superfície. Essa eletrização também é 
citada por Bonjorno (2005) o corpo induzido se eletrizam com cargas de sinais 
contrários às do indutor. 
Todo corpo carregado, no qual pode-se denominar carga fonte, produz em 
torno de si uma região de influência chamada de campo elétrico (E) . Esse campo 
elétrico é uma grandeza vetorial e varia de ponto a ponto nesta região. 
Segundo Júnior (2017), o gerador 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. 
MATERIAIS 
● 1 Estrutura principal do gerador eletrostático. 
● 1 Cabeça esférica com 25 cm de diâmetro. 
 
Figura 2 - Gerador. Fonte o autor. 
● 1 Lâmpada fluorescente tubular. 
● 1 Esfera com cabo. 
 
 
Figura 3 - Materiais utilizados. Fonte o autor 
● Fita adesiva. 
● 1 copo descartável. 
● Bolinhas de isopor. 
● 1 Folha de papel. 
● Cabo. 
 
Figura 4 - Materiais utilizados. Fonte o autor. 
 
PROCEDIMENTO 
Para o primeiro experimento, elevando tiras de papel realizamos o seguinte 
procedimento: 
1. Pegamos a folha de papel e cortamos em tiras. 
2. Colamos as tiras com fita adesiva no globo maior. 
3. Ligamos o gerador e o regulamos adequadamente. 
 
Figura 5 - Procedimento sendo realizado. Fonte o autor. 
Para o segundo experimento, acendendo uma lâmpada fluorescente, o 
procedimento é relativamente simples: 
1. Ligamos o gerador e o regulamos. 
2. Aproximamos a lâmpada do gerador. 
 
Figura 6 - Procedimento sendo realizado. Fonte o autor. 
Para o terceiro experimento, simulando um para-raios, realizamos o seguinte 
procedimento. 
1. Recortamos o papel em tiras. 
2. Colamos as tiras de papel com fita no topo do globo menor. 
3. Ligamos e regulamos o gerador. 
4. Aproximamos o globo menor com as fitas. 
 
Figura 7 - Procedimento sendo realizado 
Para o quarto experimento, fazendo um “chafariz” com bolinhas de 
isopor, realizamos o seguinte procedimento: 
1. Fixamos com fita adesiva o copo em cima do globo maior. 
2. Colocamos as bolinha de isopor dentro do copo. 
3. Ligamos o gerador e o regulamos. 
 
Figura 8 - Procedimento sendo realizado. Fonteo autor. 
Para o quinto experimento, a extensão da centelha no gerador e a rigidez 
dielétrica. 
1. Conectamos o fio no gerador e na bola menor. 
2. Ligamos o gerador e o ajustamos. 
3. Aproximamos o globo menor do globo maior. 
 
 
Figura 8 - Procedimento sendo realizado. Fonte o autor 
 
 
 
RESULTADOS 
No primeiro experimento, elevando tiras de papel, podemos observar que, o 
gerador carrega o globo com carga negativa, que carrega as tiras com carga 
negativa. Ou seja, o globo e as tiras ficam eletrizados negativamente, e como falado 
anteriormente, cargas iguais se repelem, então o globo repele as tiras. 
No segundo experimento, acendendo uma lâmpada fluorescente, vimos que 
como a lâmpada é formada com íons, e o globo estando eletrizado, transfere 
elétrons para a lâmpada, fazendo com que a mesma acenda. 
No terceiro experimento, simulando um para-raios, o globo eletrizado ioniza o 
ar, fazendo com que o globo atraia as fitas. 
No quarto experimento, fazendo um “chafariz” com bolinhas de isopor, o 
gerador carrega o globo com carga negativa, o globo carrega as bolinhas que estão 
embaixo também com carga negativa, uma bolinha com carga negativa empurra 
outra bolinha que está com carga negativa, fazendo com que “chova” bolinhas de 
isopor. 
No quinto experimento, a extensão da centelha no gerador e a rigidez 
dielétrica, o atrito do gerador está gerando elétrons que são transmitidos para o 
polímero e do polímero para o globo. Quando encostamos o globo menor, há a 
necessidade de um equilíbrio elétrico, então rompe-se a rigidez dielétrica, 
transferindo elétrons do globo maior para o menor. Com o fio conectado, os elétrons 
retornam ao gerador. 
 
CONCLUSÃO 
Podemos concluir que os experimentos atingiram seu objetivo, que era nos 
propiciar clareza sobre campo elétrico. Deixando bem elucidado o referencial aqui 
apresentado, como o princípio fundamental da carga elétrica, de que cargas iguais 
se repelem e cargas diferentes se atraem. 
 
 
REFERÊNCIAS 
TEIXEIRA, M. M. ​O QUE É CARGA ELÉTRICA?​. Brasil Escola. Disponível em 
<https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-carga-eletrica.htm>. Acesso 
em 22 de maio de 2019. 
 
JÚNIOR, J. S. S. GERADOR DE VAN DE GRAAFF. Brasil Escola. Disponível em 
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gerador-van-graaff.htm>. Acesso em 22 de 
maio de 2019. 
 
CARVALHO, D. S. ​UTILIZAÇÃO DO GERADOR ELETROSTÁTICO DE VAN DE 
GRAAFF, DE BAIXO CUSTO, NA APRENDIZAGEM DOS CONCEITOS DA 
ELETROSTÁTICA. ​Disponível em 
<​http://www1.fisica.org.br/mnpef/sites/default/files/dissertacao_damiao.pdf​> Acesso 
em 22 de maio de 2019.