Gerador de van de graaff

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Introdução

Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática que foi inventada pelo engenheiro americano descendente de holandeses, Robert Jemison van de Graaff por volta de 1929. A máquina foi logo empregada em física nuclear para produzir as tensões muito elevadas necessárias em aceleradoresde partículas.
Neste experimento foi utilizado o gerador eletrostático de correia destinada ao estudo das leis de cargas, Ionização das moléculas de ar, campo elétrico e da configuração de linhas de forças.

Fundamentação Teórica

Do ponto de vista teórico, as cargas elétricas produzidas no gerador de Van der Graaf são desenvolvidas pela correia, um isolante natural, que quandoatritada aos rolamentos metálicos, sofre um processo eletrostático e eletriza-se transmitindo as cargas através da base metálica sustentadora dos rolamentos que por sua vez eletrizam a esfera metálica, e esta fica acumulada na mesma. O principio básico do gerador de Van der Graaf é a transferência entre as cargas elétricas de um dado corpo para qualquer outro, nele um motor entra em movimento e assimfaz com que uma correia isolante que passa por dois rolamentos entre em movimento consecutivo ao dela, através das pontas de metal a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até a o interior da esfera de metal onde estas são coletadas por pontas também de metal e conduzidas para a superfície externa da esfera, como as cargas sãotransportadas deforma continua pela correia, estas vão se acumulando na esfera.

Fig. 1 gerador de Van der Graaf.

Título da Experiência: A ionização das moléculas de ar submetidas à ação de um campo elétrico, utilizando o condensador de placas paralelas EQ065 e o gerador EQ047.

Fig. 2. Uma vela e duas placas paralelas.

Objetivo

Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de:

*Interpretar a divisão ocorrida na chama de uma vela, sob ação de um campo elétrico, em termos de ionização das moléculas de ar.

Material Utilizado

1. Um gerador eletrostático de correia EQ047 composto por.
2. Controle eletrônico de giro do motor.
3. Chave geral e fusível de segurança, embutidos na base.
4. Lâmpada indicadora de energização, 127 ou 220 VAC.
5. Cabeçaesférica removível.
6. Motor 100 W (1/8 HP), 50/60 Hz.
7. Zona de potencial negativo articulável e sistema de segurança por corrente de baixa amperagem.
8. Duas conexões de fios com pino banana.
9. Duas garras jacarés.
10. Uma vela.
11. Um condensador de placas paralelas para acoplamento ao gerador eletrostático;
12. Uma caixa de fósforos.

Andamento da atividadeNeste experimento foram utilizadas duas placas paralelas conectadas ao gerador de Van der Graaf e entre eles uma vela. Com a máquina em  operação, a placa paralela do condutor fica com  excesso de cargas positivas  (falta de elétrons). Logo com o passar do tempo, o campo elétrico adquire intensidade suficiente para ionizar moléculas de ar; a ionização forma um "plasma" ao redor da placa, ou seja, um"mar" de elétrons (-) e íons (+) de moléculas de ar.
A ponta positiva atrai estes elétrons  e repele os respectivos íons (+) de moléculas de ar;  repelidos estes íons (+) movem-se contra a chama da vela, formando "um vento" que "assopra" a chama, fazendo-a tombar  no sentido oposto ao da ponta.
Se o condutor fosse ligado ao terminal (-) o oposto ocorreria: os íons (+) seriam puxadospara a ponta e os elétrons repelidos no sentido oposto; porém os elétrons formariam um "vento de elétrons" que, por serem muito leves, não ocasionaria um efeito tão visível quanto ao movimento de íons (+) de moléculas de ar.

Fig. 3. Uma vela e duas placas paralelas.

Título da Experiência: Algumas configurações das linhas de forças entre eletrodos de diferentes formas, o funcionamento de um...
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