Gerador de van de graaff

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Universidade Federal de São João Del-Rei Campus Alto Paraopeba

Estudo do Campo elétrico e de cargas elétricas usando o gerador de Van de Graaff

Andréia Seixas Leal Daniela Teixeira 094500058 Juliana Barbosa Fernanda Carvalhais Fernando Milani

Relatório de Fenômenos Eletromagnéticos Supervisionado pelo professor Marcelo Guimarães, no curso de Engenharia de Química.

Ouro Branco Dezembro/2012 Objetivo O experimento envolvendo o Gerador de Van de Graaff tem como objeto de estudo a visualização dos efeitos do campo elétrico que é produzido pelo acúmulo de cargas em uma esfera oca metálica e a compreensão de como a carga se distribui em um objeto metálico. Introdução O gerador de Van de Graaff foi inventado pelo engenheiro Robert Jemison Van de Graaff por volta de 1929.A máquinaeletrostática foi empregada na física nuclear com intuito de produzir tensões elevadas nos aceleradores de partículas. Existem dois tipos de geradores de Van de Graaff, os quais possuem fontes de tensão diferentes.Em um dos geradores, utiliza-se uma fonte de energia de alta voltagem para depositar elétrons na correia móvel.O outro gerador utiliza correias e cilindros que são colocados em movimento paracausar excitação dos elétrons por atrito. No gerador básico com excitação por atrito, o motor gira os roletes e então estes ficam eletrizados e atraem as cargas opostas para a superfície externa da correia através das escovas. Em um processo contínuo, as cargas são transportadas entre a terra e a cúpula pela correia. Já a cúpula faz com que a carga elétrica não gere campo elétrico sobre o roletesuperior. Dessa forma, as cargas continuam a ser extraídas da correia como se estivesse indo para a terra. No gerador profissional, utiliza-se de sistemas eletrônicos no depósito da carga na correia, o q elimina as instabilidades de desempenho que são ocasionadas pela excitação por atrito.Dessa forma, a tensão obtida é precisamente regulada. O coração do Gerador de Van de Graaff auto-excitado éconstituído pelos cilindros em conjunto com a correia. Os geradores eletrostáticos funcionam assentados no efeito triboelétrico. Esse termo é referente ao fenômeno que ocorre quando dois materiais estão bem juntos e então são puxados para que se separem.

Figura 1.Peças de um gerador de Van de Graaff Procedimentos, resultados e discussão Utiliza-se para o experimento o gerador de Van der Graaf. Eleconsiste em um motor que movimenta uma roldana de uma liga metálica de alumínio e gira uma correia de borracha. A borracha adquire carga negativa devido à eletrização por atrito com a roldana que fica com carga positiva (TIPLER e MOSCA, ano de publicação). Então, por contato, a borracha carregada eletriza a superfície da cúpula metálica que adquire carga negativa. Na primeira parte do experimentotiras de papel alumínio foram cortadas e coladas com fita adesiva na esfera. Então o gerador foi ligado e observou-se o seguinte comportamento das tiras. DESENHAR O COMPORTAMENTO QUE A GENTE OBTEVE!

Figura 1: Sabendo que a carga da cúpula metálica é negativa, as linhas do campo elétrico seguem o seguinte comportamento.

Figura 2: Linhas do campo elétrico na esfera metálica. Observa-se que as tirasse afastaram da cúpula metálica devido à eletrização por contato. A direção das tiras seguiu aproximadamente a orientação do campo criado pelo acúmulo de cargas na cúpula metálica, que possui orientação radial segundo a figura anterior. Depois desse procedimento, as tiras de papel alumínio foram retiradas e um eletroscópio de folhas foi colocado no topo da esfera metálica. Ao ligar o gerador,observou-se o afastamento das folhas do eletroscópio. A causa do afastamento foi a indução eletrostática, havendo um acúmulo de cargas de mesmo sinal nas folhas a consequência foi repulsão entre elas. Por isso, ao aproximar o dedo das folhas do eletroscópio há aproximação, já que nosso dedo tem o mesmo efeito de um fio terra. Quando fiapos de algodão são aproximados da esfera metálica carregada,...
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