UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-RIDODEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E NATURAISCURSO: BACHARELADO EM CINCIA E TECNOLOGIA

DISCIPLINA: LABORATRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO

NOTA

EXPERIMENTO 4: EXPERIMENTOS DE ELETROSTTICA COM O GERADOR DE VAN DE GRAFF

PROFESSOR: TURMA: DATA: / /

ALUNOS

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1 OBJETIVO: Descrever a produo de cargas eltricas e identificar os eletrodos nodo e ctodo de um gerador de Van der Graff. Descrever o funcionamento do eletroscpio de folhas, do torniquete eltrico em funo do poder das pontas, da ionizao das molculas. Estudo do pra-raios;

2 INTRODUO: Quando duas substncias diferentes so atritadas, uma cede eltrons para a outra. Um gerador de Van de Graff com excitao por atrito composto por uma correia de material isolante, dois roletes, uma cpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metlicos e uma coluna de apoio (olhe a fig. 01). Os materiais mais usados para coluna so o acrlico ou o PVC. Os roletes so de materiais diferentes, ao menos um deles dever ser condutor (como Teflon e alumnio), 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 superfcie externa da correia atravs das escovas. A correia transporta essas cargas entre a terra e a cpula. A cpula faz com que a carga eltrica, que se localiza no exterior dela, no gere campo eltrico sobre o rolete superior; Assim cargas continuam a ser extradas da correia como se estivessem indo para terra, e tenses muito altas so facilmente alcanadas.

3 MATERIAL UTILIZADO

Gerador de Van de Graff; 01 eletrodo gancho para eletroscpio; 01 torniquete eltrico com piv; Papel alumnio; 01 esfera auxiliar de descarga; 01 tachinha ou objeto pontiagudo; 01 vela; Fsforo ou esqueiro;

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:OBSERVAES: Evitar contatar a esfera do gerador com as mos. Segurar a esfera auxiliar pelo haste de madeira. Quando a esfera auxiliar ficar eletrizada descarreg-la encostando-a sobre uma pea metlica.

4.1 Ligar o gerador e aumente lentamente a frequencia do motor. Aproxime a esfera auxiliar do gerador de Van de Graaff at que ocorra a descarga eltrica produzindo uma centelha (olhe a fig. 2A). A rigidez dieltrica do ar tem valor RD = 3,0 x 106 V/m. Desta forma, RD = V/d; onde V a tenso produzida pelo gerador e d a distncia necessria para romper a rigidez do ar fazendo-o passar de isolante condutor; Estime a tenso produzida pelo gerador de Van de Graaff:

V = ___________________ ;

DCEN Laboratrio de Eletricidade e Magnetismo___________________________________________________pgina 01

Figura 01

Figura 02

4.2 ELETROSCPIO DE FOLHAS: Inicialmente, descarregue o gerador de Van de Graaff. Coloque uma faixa fina de papel alumnio sobre um gancho conectado ao gerador como mostrado na fig. 2.B. Ligue o gerador de Van de Graaff. Observe, registre e explique o ocorrido baseando-se nas leis da eletrosttica, enunciando-as.__________________________________________________________________________________

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4.3 SINAL DA CARGA ACUMULADA: Observe a fig. 2.C e coloque a ponta de prova do osciloscpio prximo roldana inferior do Gerador de Van de Graaff (use a maior escala possvel no aparelho de medida). A outra ponta de prova dever estar aterrada. Observe a medida da tenso pelo osciloscpio e identifique o sinal da carga acumulada na cpula do gerador.__________________________________________________________________________________

4.4 PODER DAS PONTAS: Conecte uma tachinha (poder ser um objeto condutor pontiagudo) sobre a cpula do gerador de van de Graff. Aproxime a esfera auxiliar da tachinha sem entrar em contato (olhe a fig. 2D). (A) Comentar e explicar o observado. (B) Aproxime a esfera auxiliar sobre vrias regies da cpula (considere os pontos que esto afastados da tachinha). Comentar e explicar o observado. (C) Que relao tem esse experimento com um pra-raios.__________________________________________________________________________________

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4.5 TORNIQUETE ELETROSTTICO: Inicialmente, descarregue o gerador de Van de Graaff. Instale o torniquete sobre a cpula do gerador (fig. 2.E). Ligue o gerador. Observe, registre e explique o ocorrido baseando-se no poder das pontas?__________________________________________________________________________________

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4.6 VENTO ELETROSTTICO: Carregue o gerador de Van de Graaff. Como mostrado na fig. 2.F, acenda uma vela e aproxime do gerador (no encoste a chama na cpula). Observe, registre e explique o ocorrido.____________________________________________________________________________________

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4.7 Escreva as equaes do campo eltrico interno e externo gerado pela carga acumulada na cpula do gerador de Van de Graaff.

4.8 Mea o raio da cpula do gerador de Van de Graaff e calcule a carga mxima acumulada.__________________________________________________________________________________

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5 REFERNCIAS:[1] Sears & Zemanski, Young & Freedman, Fsica III, Eletricidade e Magnetismo, 12 Edio, Pearson, 2008;

[2] Resnick, Halliday, Krane, Fsica 3, 5 Edio, LTC, 2007;

DCEN Laboratrio de Eletricidade e Magnetismo___________________________________________________pgina 02

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