01 Eletrostatica - 2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS

INSTITUTO DE FSICA

LABORATRIO DE ENSINO

Eletrosttica

Roteiro de Fsica Experimental 3Experimento 1

Macei2016

Sumrio 1 Eletrizao por Contato....................................................................................................................3

1.1 Demonstrao dos tipos de cargas em corpos atritados............................................................3 1.1.1 Material Utilizado.............................................................................................................3 1.1.2 Introduo Terica.............................................................................................................3 1.1.3 Objetivo.............................................................................................................................4 1.1.4 Material Utilizado.............................................................................................................4 1.1.5 Procedimentos Experimentais...........................................................................................4

1.2 Demonstrao dos tipos de cargas em filmes e placas.............................................................5 1.2.1 Objetivo.............................................................................................................................5 1.2.2 Material Utilizado.............................................................................................................5 1.2.3 Procedimentos Experimentais...........................................................................................5

2 Efeitos da Fora Eltrica..................................................................................................................6 2.1 Fora entre corpos carregados 1............................................................................................6

2.1.1 Objetivo.............................................................................................................................6 2.1.2 Material Utilizado.............................................................................................................7 2.1.3 Procedimentos Experimentais...........................................................................................7

2.2 Fora entre corpos carregados 2............................................................................................8 2.2.1 Objetivo.............................................................................................................................8 2.2.2 Material Utilizado.............................................................................................................9 2.2.3 Procedimentos Experimentais...........................................................................................9

2.3 Modelo de um eletroscpio.....................................................................................................11 2.3.1 Objetivo...........................................................................................................................11 2.3.2 Material Utilizado...........................................................................................................12 2.3.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................12

2.4 O funcionamento de um eletroscpio.....................................................................................13 2.4.1 Objetivo...........................................................................................................................13 2.4.2 Material Utilizado...........................................................................................................13 2.4.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................14

3 Induo Eltrica..............................................................................................................................15 3.1 Induo eletrosttica com condutores e no-condutores........................................................15

3.1.1 Objetivo...........................................................................................................................15 3.1.2 Material Utilizado...........................................................................................................16 3.1.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................16

3.2 Efeito de uma fora sobre um corpo com induo eletrosttica.............................................18 3.2.1 Objetivo...........................................................................................................................18 3.2.2 Material Utilizado...........................................................................................................18 3.2.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................18

3.3 Induo eletrosttica em um eletroscpio...............................................................................20 3.3.1 Objetivo...........................................................................................................................20 3.3.2 Material Utilizado...........................................................................................................21 3.3.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................21

4 Armazenamento de Cargas.............................................................................................................22 4.1 Um condutor como um capacitor............................................................................................22


4.2 Distribuio de cargas em um copo de Faraday.....................................................................24 4.2.1 Objetivo...........................................................................................................................24 4.2.2 Material Utilizado...........................................................................................................24

1

4.2.3 Procedimentos Experimentais.........................................................................................24 4.3 Tipos de carga que podem ser acumuladas em um copo de Faraday......................................25


5 Transporte de Carga........................................................................................................................27 5.1 Objetivo..................................................................................................................................27 5.2 Material Utilizado...................................................................................................................27 5.3 Procedimentos Experimentais.................................................................................................27

6 Deslocamento de Cargas................................................................................................................29 6.1 Objetivo..................................................................................................................................29 6.2 Material Utilizado...................................................................................................................29 6.3 Procedimentos Experimentais.................................................................................................29

7 Condutores e No Condutores........................................................................................................30 7.1 Objetivo..................................................................................................................................31 7.2 Material Utilizado...................................................................................................................31 7.3 Procedimentos Experimentais.................................................................................................31

8 Descarga de Corpos........................................................................................................................32 8.1 Objetivo..................................................................................................................................32 8.2 Material Utilizado...................................................................................................................33 8.3 Procedimentos Experimentais.................................................................................................33

9 Descargas Eltricas.........................................................................................................................34 9.1 Objetivo..................................................................................................................................34 9.2 Material Utilizado...................................................................................................................34 9.3 Procedimentos Experimentais.................................................................................................35

Referncias.........................................................................................................................................36

2

1 Eletrizao por Contato

1.1 Demonstrao dos tipos de cargas em corpos atritados

1.1.1 Introduo TericaA Matria apresenta duas propriedades fundamentais: a carga a e massa. A carga

origina um campo de natureza eltrica e a massa um campo gravitacional. O campo eltrico algo que se estabelece no espao para caracterizar a prpria existncia da carga e fazer com que essas interajam. A existncia de duas naturezas de carga ocasionaforas de carter atrativo e repulsivo, e faz com que o campo produzido por duas cargas opostas de mesmo valor e vizinhas (dipolo), combinem-se e seja convergente de uma para outra. Podemos, porm, notar que a estrutura mais elementar da eletricidade o monopolo eltrico (carga de uma nica natureza) que assim pode existir isoladamente, produzindo um campo divergente.

Na prtica s podemos sentir os efeitos do campo eltrico e no observa-lo diretamente. Isso feito atravs da fora sofrida por um monopolo ou dipolo eltrico imerso nesse campo, da a direo do campo ser a direo da fora. desta forma que efetuamos o mapeamento da configurao espacial do vetor campo eltrico.

Teoricamente, esse mapeamento feito geometricamente atravs das linhas de campo. O campo eltrico tambm responsvel pelo movimento de cargas (eltrons ou ons em mobilidade no meio) originando descarga eltrica em gases ou corrente eltrica em lquidos ou slidos. Os gases normalmente so meios isolantes eltricos mas podem se ionizar com a presena do campo eltrico. Existe um parmetro que limita as caractersticas de isolante que os materiais apresentam denominado de rigidez dieltrica. Sabemos que toda vez que o campo presente menor que a constante de rigidez do meio, no h descarga ou corrente nesse mantendo, assim, suas caractersticas de isolante. Vale observar que as propriedades dieltricas de determinado meio dependem de grandezas como a temperatura e a presso.

Uma outra grandeza que necessita ser tratada neste contexto o potencial eltrico, uma funo escalar associada diretamente ao campo eltrico. Esta relao estabelece que sempre que houver variao do potencial em determinada direo do espao, haver campo eltrico nessa direo, da a diferena de potencial implicar na existncia do campo.

Para conseguirmos observar experimentalmente os efeitos desse campo em meios dieltricos, temos que contar com fontes de alta tenso (ou em outro caso, de corrente contnua ou polarizaes definidas) ou com o gerador eletrosttico do tipo Van der Graff. Esses aparelhos geram uma grande concentrao de cargas capaz de produzir campo deintensidade suficiente para analisarmos os fenmenos eltricos que desejamos observar

3

nesse experimento.

Para iniciarmos nosso estudo sobre a carga eltrica, utilizaremos nesse primeiro momento um kit bsico onde analisaremos os efeitos da presena de carga originados mediante processos simples de eletrizao.

1.1.2 ObjetivoIdentificar os tipos de cargas presentes em hastes de plstico, atravs de uma

lmpada neon, ao serem friccionadas com papel spero.

1.1.3 Material Utilizado

Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Lmpada 1Folhas de papel spero, secas -

1.1.4 Procedimentos Experimentais1. Segure firmemente a haste de polipropileno por uma extremidade e atrite o

outro extremo com o papel spero e seco durante certo tempo.

2. Segurando a lmpada por uma das extremidades metlicas, encoste a outra

extremidade na parte da haste que foi atritada (figura 1). Observe os eletrodos da

lmpada.

4

Figura 1: Lmpada sendo encostada na haste atritada. Fonte: Serie deEscritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3. Realize o mesmo experimento com a haste acrlica.

4. De acordo com o que foi observado nos eletrodos, o que podemos inferir

sobre o tipo de cargas eltricas presentes nas hastes?

1.2 Demonstrao dos tipos de cargas em filmes e placas

1.2.1 ObjetivoVerificar com uma lmpada, como se carregam uma placa de policarbonato e uma

folha de acetato ao atrit-las com um papel seco.


Material QuantidadePlaca de policarbonato 1Folha de acetato (transparente) 1Lmpada 1Folhas de papel spero, secas -

1.2.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e esfregue com um

papel durante um tempo.

2. Separe a folha da placa e segurando a lmpada por uma das extremidades

metlicas, encoste a outra extremidade na folha de acetato (figura 2). Observe os

eletrodos da lmpada.

5

3. Realize o mesmo procedimento, agora encostando a lmpada na placa de

policarbonato. Observe os eletrodos da lmpada novamente.

4. De acordo com o que foi observado nos eletrodos, o que podemos inferir

sobre o tipo de cargas eltricas presentes na placa de policarbonato e na folha de

acetato?

5. Descarregue a folha de acetato e a placa de policarbonato aterrando-as.

6. Atrite agora somente a folha de acetato e em seguida coloque em contato

com a lmpada. Observe os eletrodos da lmpada.

7. Repita o passo anterior com a placa de policarbonato.

8. Compare os resultados observados quando a folha e a placa so carregadas

juntamente e separadamente.

2 Efeitos da Fora Eltrica

2.1 Fora entre corpos carregados 1

2.1.1 ObjetivoVerificar as foras que atuam entre hastes de polipropileno, hastes acrlicas e folhas

de plstico quando atritadas com papel.

6

Figura 2: Lmpada sendo encostada na placa de policarbonato. Fonte: Sriede Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.


Material QuantidadeBase do eletroscpio 1Placa de policarbonato 1Folha de acetato (folha transparente) 1Haste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Grampo para hastes redondas 1Folhas de papel spero, secas -

2.1.3 Procedimentos Experimentais1. Fixe o grampo na haste de polipropileno pelo ponto mdio e coloque o

grampo na base do eletroscpio, conforme a figura 3.

2. Segurando firmemente uma das extremidades da haste de polipropileno

pendurada na base, atrite a outra metade com o papel de modo a eletriz-la,

criando, portanto, uma balana eltrica.

3. Segure firmemente a outra haste de polipropileno por uma extremidade e

atrite o outro extremo com o papel durante um tempo, a fim de eletriz-la. Em

7

Figura 3: Balana eletrosttica. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica emexperimentos de alunos. Eletrosttica.

seguida aproxime a haste eletrizada de cada uma das extremidades da haste da

balana eltrica e observe o que acontece (figura 4).

4. Repita o passo anterior com a haste acrlica.

5. Descreva o fenmeno ocorrido, justificando com base nos conceitos da teoria

eletrosttica.

2.2 Fora entre corpos carregados 2

2.2.1 ObjetivoVerificar as foras que atuam entre hastes de polipropileno, hastes acrlicas e folhas

de plstico quando atritadas com papel.

8

Figura 4: Aproximao das hastes. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.


Material QuantidadeBase do eletroscpio 1Placa de policarbonato 1Folha de acetato (folha transparente) 1Haste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Grampo para hastes redondas 1Folhas de papel spero, secas -

2.2.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e atrite com um

papel durante um tempo e em seguida separe a folha de acetato da placa de

policarbonato observando o que acontece (figura 5).

2. Aproxime, sem encostar, primeiro a folha de acetato das duas extremidades

da balana eltrica e em seguida aproxime a placa de policarbonato (figura 6).

Observe o que acontece.

9

Figura 5: Folha de acetato sendo separada da placa de policarbonato. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3. Descarregue a folha de acetato e a placa de policarbonato aterrando-as entre

as mos. Esfregue agora somente a folha de acetato e em seguida, sem encostar,

aproxime a folha de acetato das duas extremidades da balana eltrica e observe o

que ocorre.

4. Repita o procedimento anterior com a placa de policarbonato.

5. Compare os resultados observados quando a folha e a placa so carregadas

juntamente e separadamente.

2.3 Modelo de um eletroscpio

2.3.1 ObjetivoMontar um modelo de eletroscpio e comprovar seu funcionamento com hastes de

plstico carregadas eletricamente.

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Figura 6: Folha de acetato sendo aproximada da balana eletrosttica. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Haste metlica 1Tira condutora 1Suporte de borracha com orifcio para as hastes 1Fita adesiva 1Folhas de papel spero, secas -

2.3.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a haste metlica no orifcio do suporte, de maneira que fique na

direo vertical e em seguida fixe a tira condutora por uma extremidade com um

pedao de fita adesiva na parte superior (figura 7).

2. Carregue a haste de polipropileno atritando-a com o papel, em seguida passe

a haste de polipropileno sobre a haste metlica, buscando encostar a maior

longitude de ambas e observe a tira condutora (se necessrio repita este

procedimento).

3. Toque a haste condutora com a mo e observe o que acontece.

4. Repita o experimento utilizando a haste acrlica.

5. Carregue novamente a haste de polipropileno e encoste novamente a haste

metlica. Imediatamente depois, faa o mesmo com a haste acrlica tambm

carregada. Observe o que acontece com a tira condutora.

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Figura 7: aste metlica presa no orifcio com a tira pendurada. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

2.4 O funcionamento de um eletroscpio

2.4.1 ObjetivoVerificar o que acontece com o eletroscpio ao toc-lo com um objeto carregado e

depois com a mo.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Placa de policarbonato 1Folha de acetato 1Folhas de papel spero, secas -

2.4.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a agulha no eletroscpio passando-a pelo orifcio central de tal forma

que o extremo mais largo (mais pesado) fique para baixo, para que a agulha fique

parada na vertical, conforme a figura 8 (cuidado ao manusear a agulha para queesta no amasse).

2. Atrite a haste de polipropileno com o papel seco e passe o extremo carregado

por cima do eletroscpio, girando a haste longitudinalmente (figura 9). Repita este

procedimento algumas vezes e observe a agulha do eletroscpio.

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Figura 8: Eletroscpio com agulha. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3. Coloque a mo no eletroscpio e observe a agulha.

4. Repita o procedimento anterior com a haste de acrlico e observe o que

acontece.

5. Esfregue novamente a haste de polipropileno com o papel seco e passe o

extremo carregado por cima do eletroscpio algumas vezes.

6. Em seguida, esfregue a haste de acrlico e em seguida, encoste no

eletroscpio observando o que acontece.

7. Descarregue o eletroscpio totalmente, tocando-o com a mo.

8. Coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e esfregue com um

papel durante certo tempo. Sem separar a folha da placa, pressione-os nas palmas

das mos para eliminar o excesso de carga e em seguida coloque a placa e a folha

sobre o eletroscpio. Em seguida separe lentamente a folha de acetato da placa de

policarbonato observando o que acontece (figura 10).

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Figura 9: Haste sendo passada em cima do eletroscpio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

9. Repita o procedimento anterior colocando a placa de policarbonato sobre a

folha de acetato no eletroscpio.

3 Induo Eltrica

3.1 Induo eletrosttica com condutores e no-condutores

3.1.1 ObjetivoVerificar o efeito causado por hastes e folhas carregadas sobre pedaos de papel,

folhas de alumnio e hastes de alumnio em suspenso.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste acrlica (transparente) 1Base do eletroscpio 1Par de pndulos 1Folha de acetato 1Folha de alumnio fina 1Folhas de papel spero, secas -

3.1.3 Procedimentos Experimentais1. Corte o papel em vrios pedaos pequenos.

2. Corte a folha de alumnio em pedaos pequenos semelhantes aos pedaos

de papel.

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Figura 10: Folha de acetato sendo separada da placa de policarbonato sobre o eletroscpio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3. Carregue eletricamente a haste de polipropileno atritando com o papel. Em

seguida, aproxime dos pedaos de papel que esto sobre a mesa e observe o

ocorrido (figura 11).

4. Repita o experimento com os pedaos de papel-alumnio.

5. Em Seguida repita este experimento com a haste acrlica.

6. Carregue a folha de acetato atritando com o papel e passe horizontalmente

por cima dos pedaos de papel e de papel-alumnio.

7. Coloque o par de pndulos na ranhura da base do eletroscpio conforme a

figura 12.

8. Carregue a haste de polipropileno atritando-a com o papel e em seguida

aproxime o extremo carregado de um dos tubos de alumnio dos pndulos

colocados no eletroscpio (figura 12). Observe o que acontece.

9. Em seguida, encoste a haste no tubo e observe o que acontece.

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Figura 11: Haste sendo passada em cima dos pedaos de papel. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

Figura 12: Haste sendo aproximada de um dos tubos de alumnio. Fonte: Sriede Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

10.Descarregue os tubos de alumnio, aterrando-os.

11.Coloque o par de pndulos na ranhura do eletroscpio conforme a figura 13.

12.Carregue a haste de polipropileno atritando-a com o papel e em seguida

aproxime o extremo carregado da parte inferior dos pndulos colocados no

eletroscpio (figura 13). Observe o que acontece.

13.Em seguida, encoste a haste nos tubos e observe o que acontece.

14.Descarregue os tubos de alumnio, aterrando-os.

3.2 Efeito de uma fora sobre um corpo com induo eletrosttica

3.2.1 ObjetivoVerificar o efeito da fora entre uma haste de polipropileno carregada eletricamente

e uma placa metlica descarregada segura por um isolante.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 2Base do eletroscpio 1Grampo para as hastes redondas 1Placa condutora com grampo para haste redonda 1Folhas de papel spero, secas -

3.2.3 Procedimentos Experimentais1. Fixe o grampo na haste de polipropileno pelo ponto mdio e coloque o

grampo na base do eletroscpio, conforme a figura 3.

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Figura 13: Haste sendo aproximada da parte inferior dos tubos de alumnio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos.

2. Segurando firmemente uma das extremidades da haste de polipropileno

pendurada na base, esfregue a outra metade com o papel de modo a eletriz-la,

criando, portanto, uma balana eltrica.

3. Fixe a placa condutora atravs dos grampos, na outra haste de polipropileno

conforme a figura 14.

4. Aproxime a placa condutora do extremo descarregado da balana eltrica

(figura 15).

5. Aproxime em seguida a placa do extremo carregado da balana eltrica.

6. Aproxime agora o seu dedo de cada um dos extremos da balana eltrica e

observe o que acontece.

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Figura 14: Placa condutora fixa na haste de polipropileno. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

Figura 15: Placa condutora sendo aproximada de uma das extremidades da balana eltrica. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3.3 Induo eletrosttica em um eletroscpio

3.3.1 ObjetivoVerificar a reao da agulha de um eletroscpio quando aproximamos corpos

carregados eletricamente.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Folha de acetato 1Folhas de papel spero, secas -

3.3.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a agulha no eletroscpio passando-a pelo orifcio central de tal forma

que o extremo mais largo (mais pesado) fique para baixo, para que a agulha fique

parada na vertical, conforme a figura 16 (cuidado ao manusear a agulha para que

esta no amasse).

2. Carregue a haste de polipropileno atritando-a com o papel seco e aproxime o

extremo carregado da regio A da figura 16, sem tocar o eletroscpio. Em seguidarepita este procedimento com a haste de acrlico.

3. Aproxime o extremo carregado da haste de polipropileno da parte superior do

eletroscpio, sem toc-lo (figura 17).

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Figura 16: Eletroscpio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

4. Carregue a folha de acetato atritando-a com o papel e aproxime-a da parte

superior do eletroscpio (segurando-a horizontalmente) at que ela incline

aproximadamente uns 20 graus.

5. Em seguida, toque a parte inferior do eletroscpio com a mo (figura 16,

ponto B) e observe o que acontece.

6. Retire a mo da parte inferior do eletroscpio e observe o que acontece.

4 Armazenamento de Cargas

4.1 Um condutor como um capacitor

4.1.1 ObjetivoVerificar com um eletroscpio que corpos condutores podem acumular cargas e que

diferentes corpos podem acumular quantidades de cargas distintas.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Copo de Faraday com orifcio para haste redonda 1Placa condutora com grampo para haste redonda 1Folha de acetato 1Suporte de borracha com orifcio para hastes 1Folhas de papel spero, secas -

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Figura 17: Haste sendo aproximada do eletroscpio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

4.1.3 Procedimentos Experimentais1. Monte o eletroscpio da mesma maneira do experimento anterior.

2. Fixe a placa condutora na haste de polipropileno atravs dos grampos.

3. Utilizando a haste de acrlico, fixe o copo de Faraday no suporte de borracha

(figura 18).

4. Coloque a folha de acetato sobre a mesa e atrite-a com a placa condutora.

5. Toque a base do eletroscpio na parte superior e observe o que acontece. Repita o

processo at conseguir o desvio mximo da agulha.

6. Toque alternadamente a placa condutora com a mo e com o eletroscpio. Conte o

nmero de vezes que foi necessrio tocar o eletroscpio para a agulha ficar na

posio vertical.

7. Atrite a placa condutora na folha de acetato e depois toque a placa no copo de

Faraday. Repita este processo trs vezes.

8. Descarregue a placa condutora e o eletroscpio tocando-os com as mos.

9. Toque alternadamente com a placa condutora o copo de Faraday e o eletroscpio e

observe o que acontece.

10.Retire a haste de acrlico da base de borracha e descarregue o copo de Faraday.

11. Carregue novamente o eletroscpio como na primeira parte deste experimento e

toque alternadamente com o copo de Faraday a sua mo e o eletroscpio. Conte

nmero de vezes que foi necessrio tocar o eletroscpio com o copo de Faraday para a agulha voltar posio vertical.

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Figura 18: Copo de Faraday fixo no suporte de borracha. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos.

4.2 Distribuio de cargas em um copo de Faraday

4.2.1 ObjetivoVerificar a distribuio de cargas em um copo de Faraday.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Copo de Faraday com orifcio para haste redonda 1Placa condutora com grampo para haste redonda 1Folha de acetato 1Suporte de borracha com orifcio para hastes 1Tiras condutoras -Fita adesiva -Folhas de papel spero, secas -

4.2.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a agulha no eletroscpio, a placa condutora na haste de acrlico e fixe

o copo de Faraday no suporte de borracha utilizando a haste de polipropileno

(figura 19);

2. Carregue a placa metlica atritando-a na folha de acetato e toque com ela a

parte externa do copo de Faraday. Repita este procedimento vrias vezes para

quer o copo fique carregado.

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Figura 19: A - Eletroscpio, B - placa metlica e C - copo de Faraday. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

3. Toque com sua mo a placa metlica e o eletroscpio para descarreg-los.

4. Toque alternadamente com a placa metlica a parte externa do copo de Faraday e o eletroscpio. Observe o que acontece com a agulha.

5. Comprove se as cargas no interior do copo de Faraday podem ser transportadas para o eletroscpio. Para isso, carrega-se bem o copo de Faraday (procedimento 2) e descarrega-se o eletroscpio. Toca-se com a placa metlica a parte interna do copo e depois o eletroscpio. Observe o que ocorre com a agulha do eletroscpio.

4.3 Tipos de carga que podem ser acumuladas em um copo de Faraday

4.3.1 ObjetivoComprovar com uma lmpada de neon, se em um copo de Faraday pode acumular

cargas negativas quanto positivas.


Material QuantidadeHaste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Copo de Faraday com orifcio para haste redonda 1Lmpada de neon 1Folhas de papel spero, secas -

4.3.3 Procedimentos Experimentais1. Coloque a agulha no eletroscpio e o copo de Faraday no orifcio superior

do eletroscpio, ver figura 20, tomando o cuidado para que o fundo do copo entre em contato com o eletroscpio.

22

2. Carregue o copo de Faraday com a haste de polipropileno devidamente atritada e comprove com a lmpada de neon o tipo de carga presente no copo. Repita o procedimento usando a haste de acrlico.

5 Transporte de CargaUm pndulo transporta carga?

5.1 ObjetivoDemostrar que um pndulo pode transportar carga.

5.2 Material UtilizadoMaterial Quantidade

Haste de polipropileno (cinza) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Copo de Faraday com orifcio para haste redonda 1Placa metlica 1Par de pndulos 1Folhas de papel spero, secas -

5.3 Procedimentos Experimentais1. Monte o eletroscpio e o copo de Faraday como no experimento anterior.

Coloque o par de pndulos na borda do copo de Faraday, com uma das extremidades por dentro do copo e a outra por fora, assim como indicado nafigura 21.

23

Figura 20: Eletroscpio com copo de Faraday. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

2. Atrite a haste de polipropileno com papel e carregue o copo de Faraday. Continue carregando at que a agulha do eletroscpio sofra deflexo mxima. Pegue a placa metlica por uma das garras e aproxime-a muito lentamente do pndulo exterior. A placa deve estar o mais paralelo possvel ao pndulo, conforme a figura 22.

3. Descreva o movimento do pndulo e o deslocamento simultneo da agulha.

6 Deslocamento de CargasComo as cargas se deslocam em corpos

6.1 ObjetivoEstudar se as cargas podem se deslocar em corpos com cargas distintas.

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Figura 21: Copo de Faraday montado sobre o eletroscpio com agulha. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

Figura 22: Placa metlica prxima ao pndulo exterior do copo de Faraday. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.


Haste de polipropileno (cinza) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Folha de acetato 1Lmpada de neon 1Folhas de papel spero, secas -

6.3 Procedimentos Experimentais1. Pegue com firmeza a haste de polipropileno pelo seu centro e atrite

energicamente um de seus extremos com papel spero e seco. Comprove com a lmpada de neon a carga da haste, primeiro no extremo que no foi atritado edepois no que foi atritado.

2. Segure a haste por um extremo e atrite todo o seu comprimento com o papel.

Comprove a carga, com a lmpada de neon, em pontos distintos (figura 23).

3. Coloque a folha de acetato sobre a mesa e atrite-a com o papel. Levante a folha

da mesa e comprove a distribuio de cargas passando por ela um dos

extremos da lmpada de neon.

4. Carregue o eletroscpio com a haste de polipropileno carregada tocando na

parte superior do eletroscpio (ponto A na figura 24). Comprove as cargas com

a lmpada de neon, primeiro na parte superior (ponto A) e depois na parte

inferior (ponto B).

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Figura 23: Comprovao de carga em haste de polipropileno. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

5. Carregue outra vez o eletroscpio como no passo 4 e comprove as cargas, primeiro na parte inferior (ponto B) e depois na parte superior (ponto A).

7 Condutores e No CondutoresDistinguir entre materiais que so condutores de no condutores

7.1 ObjetivoEstudar com um eletroscpio se corpos distintos so condutores.


Haste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Haste metlica 1Eletroscpio com agulha metlica 1Copo de Faraday com orifcio para haste redonda 1Placa metlica 1Lmpada de neon 1Folha de acetato 1Rolha de borracha 1Tiras condutoras -Folhas de papel spero, secas -

7.3 Procedimentos Experimentais1. Carregue o eletroscpio com a haste de polipropileno devidamente

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Figura 24: Eletroscpio. Fonte: Srie de Escritos PHYWE.La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

carregada.

2. Pegue sucessivamente com a mo os objetos listados na tabela abaixo e toque com eles a superfcie superior do eletroscpio (figura 25). Marque comum x na tabela o que ocorrer com a agulha em cada caso. Obs.: antes de cada prova, o eletroscpio deve ser carregado.

ObjetoAgulha

No retrocede RetrocedeparcialmenteRetrocedetotalmente

Haste metlica

Haste de acrlico

Rolha de borracha

Copo de Faraday segurando com a moCopo de Faraday na haste de acrlicoPlaca metlica segurada pela moPlaca metlica na haste de acrlico

Tiras condutoras

Lmpada de neon

8 Descarga de CorposDescarga usando chama

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Figura 25: Materiais para distino entre condutores e no condutores. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

8.1 ObjetivoDemostrar que um pndulo pode transportar carga.


Haste de polipropileno (cinza) 1Haste de acrlico (transparente) 1Eletroscpio com agulha metlica 1Placa metlica 1Folha de acetato 1Fsforo -Folhas de papel spero, secas -

8.3 Procedimentos Experimentais1. Monte o eletroscpio de agulha e prenda a placa metlica a uma haste de

polipropileno;

2. Carregue a placa metlica atritando-a na folha de acetato e aproxime-a do eletroscpio (figura 26). Sustente a placa metlica durante uns dois segundos a 10 cm de uma chama e volte a aproxim-la do eletroscpio;

3. Repita o procedimento, mas no lugar da placa metlica, utilize uma haste deacrlico atritada com papel.

4. Carregue o eletroscpio com a placa metlica e depois aproxime a chama por cima do eletroscpio (figura 27) Descreva o que acontece.

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Figura 26: Eletroscpio e placa metlica. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

9 Descargas Eltricas

9.1 ObjetivoObservar as diferentes naturezas de interao entre cargas a as causas e efeitos

das descargas eltricas.


Gerador Eletrosttico (fonte de alta-tenso) 1Esferas condutoras com suporte isolante 2Placas condutoras com suporte isolante 1Fios para ligaes 2Caneco condutor e tela metlica 1Condutores pontiagudos (alfinete) 2Vela 1Fiapos de algodo -Canudo plstico -

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Figura 27: Aquecimento do eletroscpio por uma chama. Fonte: Srie de Escritos PHYWE. La fsica em experimentos de alunos. Eletrosttica.

9.3 Procedimentos Experimentais1. Eletrize um canudo de plstico e ponha-o em contato com a parede.

Justifique o que ocorre.

2. Ligue um polo da fonte a uma esfera condutora isolada e efetue o mapeamento do campo eltrico criado nas proximidades da esfera (monopolo eltrico). Use um fiapo de algodo bem leve para observar este comportamento. Justifique o procedimento efetuado. Faa depois o mesmo para duas esferas isoladas prximas e ligadas aos polos diferentes da fonte (dipolo eltrico).

3. Tome agora um caneco metlico isolado, ligado apenas a um polo da fonte, e observe o comportamento do campo eltrico dentro e fora do mesmo. Justifique os fenmenos observados.

4. Aproxime uma da outra, as duas esferas ligadas fonte, a ponto de produzirdescarga.

5. Provoque a descarga depois com uma das esferas contendo uma ponta metlica e ainda em seguida entre duas pontas (figura 29). Justifique: porque ocorre descarga no ar isolante, o porqu da luminosidade na regio,

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Figura 28: Kit experimental para o estudo de descargas eltricas.

o grau de facilidade de descarga ocorrido entre as trs situaes praticadas.Relacione os fenmenos observados s situaes de descarga eltrica verificadas no cotidiano.

6. Observe se com ar bem aquecido, facilita-se ou dificulta-se a descarga. Observe na chama de uma vela interposta entre duas esferas carregadas o vento eltrico (figura 30). Procure justificar os fenmenos observados. Observe em seguida a descarga provocada pela fonte numa lmpada de gs. Onde foi mais fcil se produzir a descarga: na lmpada ou na atmosfera? Justifique:

Referncias[1] Halliday, David Fundamentos de fsica, volume 3: Eletricidade e magnetismo, 8 ed. Rio de Janeiro, LTC, 2009.

[2] Sears e Zemasnkys, Fsica III eletromagnetismo, 12 ED, So Paulo, Addison

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Figura 29: O poder das pontas.

Figura 30: O vento eltrico.

Wesley, 2009.

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1 Eletrizao por Contato1.1 Demonstrao dos tipos de cargas em corpos atritados1.1.1 Introduo Terica1.1.2 Objetivo1.1.3 Material Utilizado1.1.4 Procedimentos Experimentais

1.2 Demonstrao dos tipos de cargas em filmes e placas1.2.1 Objetivo1.2.2 Material Utilizado1.2.3 Procedimentos Experimentais

2 Efeitos da Fora Eltrica2.1 Fora entre corpos carregados 12.1.1 Objetivo2.1.2 Material Utilizado2.1.3 Procedimentos Experimentais

2.2 Fora entre corpos carregados 22.2.1 Objetivo2.2.2 Material Utilizado2.2.3 Procedimentos Experimentais

2.3 Modelo de um eletroscpio2.3.1 Objetivo2.3.2 Material Utilizado2.3.3 Procedimentos Experimentais

2.4 O funcionamento de um eletroscpio2.4.1 Objetivo2.4.2 Material Utilizado2.4.3 Procedimentos Experimentais

3 Induo Eltrica3.1 Induo eletrosttica com condutores e no-condutores3.1.1 Objetivo3.1.2 Material Utilizado3.1.3 Procedimentos Experimentais

3.2 Efeito de uma fora sobre um corpo com induo eletrosttica3.2.1 Objetivo3.2.2 Material Utilizado3.2.3 Procedimentos Experimentais

3.3 Induo eletrosttica em um eletroscpio3.3.1 Objetivo3.3.2 Material Utilizado3.3.3 Procedimentos Experimentais

4 Armazenamento de Cargas4.1 Um condutor como um capacitor4.1.1 Objetivo4.1.2 Material Utilizado4.1.3 Procedimentos Experimentais

4.2 Distribuio de cargas em um copo de Faraday4.2.1 Objetivo4.2.2 Material Utilizado4.2.3 Procedimentos Experimentais

4.3 Tipos de carga que podem ser acumuladas em um copo de Faraday4.3.1 Objetivo4.3.2 Material Utilizado4.3.3 Procedimentos Experimentais

5 Transporte de Carga5.1 Objetivo5.2 Material Utilizado5.3 Procedimentos Experimentais

6 Deslocamento de Cargas6.1 Objetivo6.2 Material Utilizado6.3 Procedimentos Experimentais

7 Condutores e No Condutores7.1 Objetivo7.2 Material Utilizado7.3 Procedimentos Experimentais

8 Descarga de Corpos8.1 Objetivo8.2 Material Utilizado8.3 Procedimentos Experimentais

9 Descargas Eltricas9.1 Objetivo9.2 Material Utilizado9.3 Procedimentos Experimentais

Referncias

Documents

01 Eletrostatica - 2016