UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO NOTACENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO: BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO EXPERIMENTO 2: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO - GERADOR DE VAN DER GRAAFF PROFESSOR: ⃝ GEOVANI F. BARBOSA DATA: ____/____/_____ ⃝ JÚLIO CÉSAR P. BARBOSA TURMA-HORÁRIO: ⃝ T1-4T45 ⃝ T2-4M34 ⃝ T3-3M34 ⃝ T4-3N12 ⃝ T5-4N12 ⃝ T6-4T23 ⃝ T7-5N12 OBS: ASSINAR EM ORDEM ALFABÉTICA 1-__________________________________________________________________________________ 2-__________________________________________________________________________________ ALUNOS(AS): 3-__________________________________________________________________________________ 4-__________________________________________________________________________________ 5-__________________________________________________________________________________ 1 – OBJETIVOS: Descrever a produção de cargas elétricas num gerador de Van de Graaff, o funcionamento do eletroscópio de folhas, o torniquete elétrico em função do poder das pontas, a ionização das moléculas e estudo do pára-raios. Além da discussão sobre a importância da Eletrostática na Engenharia. 2 – INTRODUÇÃO: Quando duas substâncias diferentes são atritadas, uma cede elétrons para a outra. Um gerador de Van der Graaff com excitação por atrito é composto por uma correia de material isolante, dois roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metálicos e uma coluna de apoio (fig. 01). Os materiais mais usados para coluna são o acrílico ou o PVC. Os roletes são de materiais diferentes, ao menos um deles deverá ser condutor (como Teflon e alumínio), para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de rolamento com a correia. O motor gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas para a superfície externa da correia através das escovas. A correia transporta essas cargas entre a terra e a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, que se localiza no exterior dela, não gere campo elétrico sobre o rolete superior; Assim cargas continuam a ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas. Uma forma de estimar a carga total gerada na superfície da cúpula é através da lei de Gauss. Ela estabelece uma relação entre o fluxo de campo elétrico através de uma superfície fechada e as cargas que estão no interior dessa superfície. O formalismo matemático que a descreve é: UFERSA – CCEN – Laboratório de Eletricidade e 1 Magnetismo Quando a esfera auxiliar ficar eletrizada descarregá-la encostando-a sobre uma peça metálica. A rigidez dielétrica do ar tem valor Rd = 3. Rd = V/d. 1. a. instale o torniquete sobre a cúpula (fig.3 – MATERIAL • Gerador de Van de Graaff • Torniquete elétrico com pivô UTILIZADO: • Esfera auxiliar de descarga • Vela • Eletrodo gancho para eletroscópio • Tachinha • Papel Alumínio • Isqueiro 4 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL OBSERVAÇÕES: Evitar contato com a esfera do gerador. 2E. Conecte uma tachinha (poderá ser um objeto condutor pontiagudo) sobre a cúpula do gerador de Van de Graaff. Com o gerador de Van de Graaff descarregado. registre e explique o ocorrido baseando-se nas leis da eletrostática. Aproxime a esfera auxiliar do gerador de Van de Graaff até que ocorra a descarga elétrica produzindo uma centelha (fig. c. enunciando-as. Ligue o gerador e observe. 2. 2D).0 x 106 V/m. Que relação tem esse experimento com um pára-raios? 5. Ligar o gerador e aumente lentamente a freqüência do motor. Com o gerador descarregado. 2B. onde “V” é a tensão produzida pelo gerador e “d” é a distância necessária para romper a rigidez do ar fazendo-o passar de isolante a condutor. coloque uma faixa fina de papel alumínio sobre um gancho conectado ao mesmo como mostrado na fig. Aproxime a esfera auxiliar da tachinha sem entrar em contato (fig. Segurar a esfera auxiliar pela haste de madeira. b. observe. Desta forma. Aproxime a esfera auxiliar sobre várias regiões da cúpula (considere os pontos que estão afastados da tachinha). como mostrado na fig. 6. acenda UFERSA – CCEN – Laboratório de Eletricidade e 2 Magnetismo . 3. Comentar e explicar o observado. Carregue o gerador de Van de Graaff. registre e explique o ocorrido. 2C). Estime a tensão produzida pelo gerador de Van de Graaff. Comentar e explicar o observado. baseando-se no poder das pontas. Ligue o gerador. 4. 2A). determine a carga elétrica na superfície da cúpula e no seu interior medindo o raio da cúpula e utilizando a lei de Gauss. Admitindo que a cúpula do gerador de Van de Graaff é uma esfera metálica perfeita e que o campo elétrico gerado é uniformemente distribuído. tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi . v3: Eletromagnetismo/ Halliday. Observe. Resnick.Rio de Janeiro: LTC 2010. UFERSA – CCEN – Laboratório de Eletricidade e 3 Magnetismo . registre e explique o ocorrido. uma vela e aproxime do gerador (não encoste a chama na cúpula). REFERÊNCIAS: HALLIDAY. Jean Walker. D. CONCLUSÕES: Sugestão: A conclusão deve possuir comentários sobre os resultados experimentais. Fundamentos de Física. 7. sugestão de melhorias para o experimento e aplicações na Engenharia.