CURSO TÉCNICO DE ELETROMECÂNICA GERADOR DE VAN DER GRAAFF

ETEC PROF. ALFREDO DE BARROS SANTOS

CURSO TÉCNICO DE ELETROMECÂNICA

GERADOR DE VAN DER GRAAFF

Para: Prof Marcelo Dobrowolsky

De: Cristian Anderson Barbosa de Oliveira

Guaratinguetá-SP, 2 de setembro de 2019

Sumário

INTRODUÇÃO

Este relatório apresenta um estudo feito durante a aula prática do 1º Módulo de Eletricidade Básica. Durante a prática realizamos 3 experimentos (atrito, contato e indução) no intuito de fixar o conhecimento sobre eletrização, campos e cargas elétricas e outros conceitos básicos.

O gerador de Van de Graaff funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito. As cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas.

OBJETIVO

Visualizar a ionização do ar e linhas de campo, que é a existência das linhas de força através do mapeamento de campo elétrico gerado pela produção de uma tensão. Isso ocorre porque o gerador de Van der Graaff, trabalha no princípio de alta tenção e baixa corrente, ocasionando uma eletricidade estática que pode ser descarregada rapidamente a outro corpo com potencial elétrico diferente, como um raio. A partir do momento em que as cargas acumuladas da esfera metálica criarem um campo elétrico, o ar nas redondezas do condutor sofrerá um processo de ionização, pode ser chama de efeito corona, que limitará o acúmulo de cargas elétricas na esfera.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

O gerador de Van der Graaff

Foi desenvolvido pelo Engenheiro americano Robert Jamison Van der Graaff (1901 – 1967) que, motivado por uma conferência de Marie Curie, passou a se dedicar a pesquisas no campo da Física Atômica. Uma das consequências destes estudos é a construção do gerador que leva seu nome, o qual teve aplicação direta em várias áreas do conhecimento como na medicina e na indústria.

Funcionamento do gerador de Van der Graaff

Este aparelho é destinado ao estudo experimental da eletrostática. Um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.

Princípio de funcionamento do gerador de Van der Graaff

Se um corpo metálico C, eletrizado, for colado em contato com outro corpo, D também metálico, inicialmente descarregado, haverá transferência de apenas parte da carga de C para D. A transferência de carga é parcial porque ela é interrompida quando os potenciais dos dois corpos se igualarem. Suponhamos que o corpo D possuísse uma cavidade e que C fosse introduzido nela. Nestas condições, a carga de C induziria cargas elétricas nas superfícies interna e externa de D. No caso, a superfície interna fica eletrizada negativamente e a superfície externa positivamente. Verifica-se que a carga induzida nas paredes tem o mesmo módulo de carga do corpo C (que provocou a indução). Então, se este corpo for colocado em contato com a parede interna de D, a carga induzida nesta parede será neutralizada pela carga de C. Como consequência disso o corpo D ficará eletrizado com uma carga de mesmo sinal e de mesmo módulo que a carga inicial do corpo C. em outras palavras, tudo se passa como se a carga de C fosse integralmente transferida para D. Quando há contato interno, a transferência de carga do corpo que está dentro da cavidade para o corpo externo é integral, mesmo que este corpo já possua uma carga inicial. Assim, se o corpo C for novamente eletrizado e outra vez ligado internamente ao corpo D, sua carga se transferirá totalmente para D. Esta operação pode ser repetida várias vezes e, assim, é possível acumular em D uma quantidade de carga cada vez maior. A quantidade de carga de D, naturalmente, é limitada pela rigidez dielétrica do ar que a envolve. Se a rigidez dielétrica do ar dor ultrapassada, parte da carga acumulada em D tende a escoar e, portanto, a carga máxima que pode existir em D é aquela que cria um campo igual à rigidez dielétrica do ar.

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