motor eletrostático

## MOTOR ELETROSTÁTICO

Flávia Alves Amaral (flay2005@yahoo.com.br) a Karla Cristina Rodrigues Silva (karlacrsbela@hotmail.com ) a Paulo César Santos Ventura (pcventura27@yahoo.com.br) c Márcia da Mota Jardim Martini (marciamj@brfree.com.br) d

- a Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG,EPC,LACTEA)
- d Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG,DADB,LACTEA)
- c Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG,DPPG,LACTEA)

## RESUMO

O motor eletrostático foi desenvolvido em 1748 por Benjamin Franklin e fundamenta-se em forças de atração entre cargas elétricas de sinais contrários e de repulsão entre cargas de mesmo sinal. Seu funcionamento é possível devido ao aparecimento de cargas elétricas induzidas no rotor que são atraídas por cargas elétricas das hastes do estator, dando origem à força eletrostática que cria o torque do motor.

O motor eletrostático de Franklin é uma demonstração da interação entre cargas elétricas. Quando as cargas negativas e positivas estiverem frente a frente o braço de alavanca será nulo e podemos observar que o momento resultante será mínimo. O momento será máximo quando os módulos das forças de atração e repulsão entre as placas do rotor e a haste do estator forem iguais. A o girar, a carga positiva acumulada em uma das placas do rotor passa muito próximo da carga negativa, produzindo faísca elétrica que se incumbe de inverter a carga, passando-a para negativa. O processo oposto ocorre quando essa carga negativa passa perto d a carga positiva. O resultado será uma troca do sentido da força de interação entre as cargas, passando de atração para repulsão, o que contribuirá para o momento resultante do eixo do motor.

Levando em consideração esse conceito, queremos mostrar o funcionamento do motor eletrostático, ilustrando o fenômeno físico com materiais de baixo custo e reciclável.

## INTRODUÇÃO

O motor eletrostático de Franklin consiste, essencialmente, em uma roda isolante que pode girar em um plano horizontal ao redor de um eixo com mancal de rolamento de esferas de baixo coeficiente de atrito. Cada raio dessa roda, originalmente vareta de vidro, leva um pequeno 'dedal' de bronze em sua extremidade livre.

Franklin utilizou duas garrafas de Leyden 'carregadas' com cargas elétricas de sinais opostos. Os terminais dessas garrafas, situados em lados diametralmente opostos da roda móvel, ficam a uma distância mínima dos dedais que os defrontam. De cada terminal salta uma faísca elétrica para o 'dedal' que o defronta, transferindo para esse uma quantidade de carga de mesmo sinal, o que origina força de repulsão proporcionando um momento á roda. Esses mesmos dedais, antes de trocar de polaridade devido á faísca, são atraídos pelo terminal da garrafa de Leyden próxima, o que

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também proporciona momento para a roda. O momento total que a roda recebe é, portanto, soma dos momentos correspondentes às forças atrativas e repulsivas. Existem numerosas variações do motor eletrostático de Franklin, dentre eles, dispositivos utilizando materiais recicláveis como a garrafa PET.

Fig.1 Desenho esquemático

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## OBJETIVO:

Esse projeto tem como objetivo demonstrar, de maneira didática e simples, o funcionamento do motor eletrostático desenvolvido por Benjamin Franklin em 1748, para facilitar o ensino de física, auxiliando o aprendizado, esclarecendo na prática, conceitos sobre eletrostática. Contempla, também, a facilidade da montagem do dispositivo.

## METODOLOGIA:

Esse protótipo foi desenvolvido no Laboratório Aberto de Ciências, Tecnologia, Educação e Artes (LACTEA), localizado no campus II do CEFET-MG, à avenida Amazonas, 7675 para demonstração de conceitos físicos do comportamento de atração e repulsão d e cargas elétricas. Para isso, dispusemos de um protótipo simples e de fontes de energia eletrostática, no caso, gerador de Van der Graaf.

## PROTÓTIPO:

O nosso protótipo é feito com materiais recicláveis e de baixo custo. Nossa pequena versão do motor de Franklin é formada por 02 latinhas de alumínio, encaixadas (e coladas com uma gota de 'superbonder'), que funcionam como estator (as garrafas de Leyden) e uma garrafa PET 300ml envolta com papel alumínio, funcionando como rotor.

## Materiais Utilizados:

- GLYPH&lt;216&gt; Multiplicador de tensão.
- GLYPH&lt;216&gt; Base de material isolante (madeira seca bem envernizada).
- GLYPH&lt;216&gt; Uma garrafa de refrigerante de 300mLs, com tampa.
- GLYPH&lt;216&gt; Duas latinhas de alumínio.
- GLYPH&lt;216&gt; Folha de alumínio ou papel contact aluminizado.
- GLYPH&lt;216&gt; Agulha de tricô rígida (cobertura plástica, com alma de aço), nº 3 ou nº 3,5.
- GLYPH&lt;216&gt; Gargalo de ampolas de injeção.
- GLYPH&lt;216&gt; Dois pedaços de fio de cobre rígido (fio 1,5 mm , desencapado) de 20 cm de comprimento 2 cada um.
- GLYPH&lt;216&gt; Cola.

## FONTES DE ENERGIA ELETROSTÁTICA

Esse motor requer tensão mínima de 5.000 volts DC (do inglês Direct Current , ou CC - Corrente Contínua), para um perfeito funcionamento. A tensão referida pode ser obtida de diferentes fontes de energia eletrostática: gerador eletrostático de Van der Graaff ou VDG (de melhor rendimento), máquina eletrostática de Wimshurst, gerador de íons negativos, antena sustentada por balão (balão de hidrogênio suportando fio com agulhas no topo), eletróforo grande (requer umidade zero), máquina eletrostática de Kelvin (máquina de gotas de água; que faz o motor girar em baixa velocidade), técnica do liga-desliga a tevê (fonte eletrônica de alta-tensão DC) e até mesmo com um balão de borracha atritado contra um tecido de flanela. Será utilizado o gerador eletrostático de Van der Graaff em nossa experiência.

## CONCLUSÃO:

O protótipo demonstra de forma eficiente o princípio físico da eletrostática Os alunos conseguem, em sua grande maioria, visualizar o efeito produzido pelas cargas elétricas, o que facilita a aprendizagem e interesse pela física, uma vez que o modelo ilustra, de forma didática e simples o funcionamento do motor eletrostático.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Textos da internet

www.feiradeciencias.com.br

www.pmr.poli.usp.br

www.faxinaldosoturno.hpg.ig.com.br/tobias/engenharia/Utilidades\_do\_motor\_eletrostatico.doc www.eletrica.ufsj.edu.br/labeletronica.html

Apoio: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG. Laboratório Aberto de Ciência Tecnologia Educação e Arte - LACTEA