Relatório van der graaff

Páginas: 6 (1377 palavras) Publicado: 9 de abril de 2014
Universidade de Sorocaba
Engenharia Química
Física Geral e Experimental II










Gerador de Van der Graaff






















Sorocaba-SP
2014






1. Introdução Teórica

Com este relatório vamos provar com experimentos, conceitos da Eletrostática, que é o estudo do comportamento das cargas elétricas, do campo elétrico e do potencialelétrico.
Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática capas de produzir voltagens extremamente altas, e ao contrário do que se pensa, ele não foi inventado para ser ferramenta de ensino de física. O dispositivo em questão foi inventado para fornecer a alta energia necessária para os primeiros aceleradores de partículas.
Versões pequenas do gerador, como a que usamos no experimento, sãofrequentemente vistas em demonstrações sobre eletricidade. Como por exemplo, produzindo o efeito de arrepiar os cabelos de quem tocar na cúpula, pois o cabelo fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que consequentemente se repelem.
O primeiro Gerador de Van der Graaff foi criado pelo engenheiro e físico americano Robert J. Van de Graaff, em 1931, e foi o primeiro utilizado em pesquisa nuclear.Figura1: Robert J. Van de Graaff e uma das primeiras versões do Gerador Van de Graaff.

Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula). Quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Esta condição é chamadade Equilíbrio Eletrostático.
No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Para reproduzir estes processos é utilizado o Gerador de Van de Graaff, a máquina utiliza uma correia móvel para acumular cargas elétricas em uma esfera oca de metal, que se espalham para maislonge possível umas das outras e passam a ocupar a superfície externa da casca esférica. Essa distribuição de cargas gera um campo elétrico, afetando o espaço ao seu redor.
As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo de todo o espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente,por meio da atração eletrostática. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados em diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte.


Figura 2: Partes do Gerador de Van de Graaff


Campo elétrico - linha de força - Um campo elétrico é o campo de força provocada por cargas eléctricas (elétrons, prótonsou íons) ou por um sistema de cargas. Cargas elétricas num campo eléctrico estão sujeitas a uma força elétrica. A fórmula do campo eléctrico é dada pela relação entre a força eléctrica F e a carga de prova q
(1)
O conceito de Campo Elétrico pode ser obtido a partir da Lei de Coulomb:
(2)

Onde Ko para o vácuo vale N.m²/C²


Ou seja, para uma carga puntiforme, a expressãopara o campo elétrico obtém a forma:
(3)
Potencial elétrico – superfície equipotencial - é a propriedade com que um corpo energizado tem de conseguir realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto dessecampo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico. Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto.

(4)

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