UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES

RELATÓRIO DE EXPERIÊNCIA

“FORÇA ELETROSTÁTICA”

(1º EXPERIÊNCIA)

Disciplina: Física 3

PROFº DANIEL

SUMÁRIO

OBJETIVO .........................................................03

MATERIAL UTILIZADO......................................03

INTRODUÇÃO....................................................03

EXPERIÊNCIA....................................................07

RESULTADOS....................................................10

CONCLUSÃO......................................................14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................14

OBJETIVO

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O objetivo do experimento foi analisar a força eletrostática da eletrização

em suas etapas de atrito, contato e indução, observando essas etapas aplicadas com o tipo de material denominado isopor, analisando a sua carga adquirida após o processo de eletrização e as influências do fenômeno eletrostático.

MATERIAL UTILIZADO

Transferidor 180ºTripé Régua 30 cmBarbante 13 cm1 Bola de isopor pequena1 Tecido de algodão

INTRODUÇÃO

Toda a matéria é composta por partículas denominadas átomos e que possui partículas menores: os prótons, os nêutrons e os elétrons. No átomo, os elétrons orbitam no núcleo, que contém prótons e nêutrons onde se concentra a maior densidade do átomo. São essas partículas menores a grande chave para entendermos o a Força Eletrostática.As partículas do átomo atribuem a ele a característica de possuir carga elétrica, podendo um corpo estar eletricamente carregado positivamente ou negativamente, ou ainda neutro, de acordo com a diferença ou igualdade de número de prótons e elétrons. Ressaltando que o que altera a característica elétrica do átomo é a sua perda ou ganho de elétrons, pois ele se encontra em uma região de menor densidade e mais fluxo de movimento.

DEMONSTRAÇÃO:

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Carga elementar é a denominação da carga do elétron, e essa carga nos possibilita calcular a carga elétrica de um corpo:

Q = n.e Q- Carga elétrica (Coulomb)N- Numero de elétrons em excesso (+) ou em falta (-)e- carga elementar (1,6 x 10-19 Coulomb)

A ELETRIZAÇÃO DE UM CORPO PODE SER:

POR ATRITO:

Friccionando objetos de materiais diferentes e neutralizados, um dos materiais irá doar e o outro irá receber elétrons de modo que cada um ficará com cargas elétricas opostas, enquanto um ficará eletricamente positivo, o outro por sua vez, ficará eletricamente negativo de acordo com a FIGURA 01:

1 2

3 4

FIGURA 01- ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

POR CONTATO:

Neste tipo de eletrização, é posto em contato um corpo neutro (B) e um corpo eletricamente carregado (A), ao final da eletrização por contato, observa-se uma nova característica elétrica do corpo (B) que terá o mesmo sinal da carga do corpo (A), de acordo com a figura:

FIGURA 02- ELETRIZAÇÃO POR CONTATO

POR INDUÇÃO:

Neste tipo de eletrização, não há contato entre os corpos. Um corpo eletrizado é aproximado de um corpo neutro, sem que estes se toquem nesse processo ocorre um rearranjo das cargas fazendo com que o corpo neutro possua uma região eletrizada de acordo com FIGURA 3:

3

FIGURA 03- ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

É importante observar o princípio de conservação de cargas. Em um sistema isolado, a quantidade de cargas elétricas no início e no fim são iguais em qualquer processo.

TABELA 01- SÉRIE TRIBOELÉTRICA

FACILIDADE EM ELETRIZAR-SE

POSITIVAMENTE (DECRESCENTE)

NEUTROSFACILIDADE EM ELETRIZAR-SE

NEGATIVAMENTE (CRESCENTE)

PELE HUMANA ALGODÃO MADEIRACOURO AÇO ÂMBAR

PELE DE COELHO bORRACHA DURAVIDRO NÍQUEL E COBRE

CABELO HUMANO PRATA E LATÃONYLON OURO E PLATINA

LÃ POLIÉSTERCHUMBO ISOPOR

PELE DE GATO FILME DE PVCSEDA POLIURETANO

ALUMÍNIO POLIETILENOPAPEL PVC

TEFLON

FÓRMULAS DE ELETROSTÁTICA

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FIGURA 04

EXPERIÊNCIA

Nesta experiência iremos analisar o processo de força eletrostática aplicado à dois corpos, sendo eles uma régua e uma bola de isopor considerando a facilidade de ambos em eletrizar-se negativamente.Mediremos a carga induzida na bola de isopor.

A figura a baixo mostra a montagem feita para a realização do experimento:

FIGURA 05- MONTAGEM DO EXPERIMENTO

A próxima figura mostra a relação das cargas dos corpos em que, a régua foi eletrizada por atrito com um tecido de algodão e em seguida foi colocada próxima à bola de isopor e observou-se a atração dos corpos, percebendo-se dessa vez a eletrização da bola de isopor primeiro por indução (durante o trajeto do corpo de isopor), e em seguida por contato (quando a bola de isopor toca a régua.

FIGURA 06 – RELAÇÃO DE CARGA ENTRE OS CORPOS

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A próxima figura mostra as forças resultantes do experimento:

FIGURA 07- FORÇAS RESULTANTES DO EXPERIMENTO

Desta forma podemos realizar os cálculos observando as forças resultantes obtendo a partir da SOMA DAS FORÇAS:

ΣFe= 0

Fe-Tx=0Fe= Tx

ΣFy=0

Ty-P=0Ty=P

Tangente de α =Tx Ty

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FIGURA 8- CATETOS DO ÂNGULO

Fe= q² k d²

EXERCÍCIO:

Determinar a carga induzida(q) na bola de isopor:Dados:

α (graus) d (cm) q (carga induzida)4° 1,0 ?6º 2,0 ?9º 3,0 ?

P=m.gP= 0,0023 x 9,8P= 2,225 x 10exp. -2

K= 9 x 10exp. 9

Ty=13 cm

FÓRMULA PARA DESENVOLVER AS FASES DO EXPERIMENTO:

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Tg α = TxTy

Tg α . Ty = Tx

Tg α . P = Tx

Tg α . m . g = q² . kd²

d² . Tg α . m . g = q² . k

d² . Tg α . m . g = q²k

1ª FASE DO EXPERIMENTO:

α = 4ºd = 1,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2

Tg 4º = 6,99 x 10 exp -2 ____________________________________q = √1² . 6,99 x 10 exp -2 . 2,25 x 10 exp -2

9 x 10 exp 9

_________________q = √15,72 x 10 exp -4

9 x 10 exp 9

_______________q =  √d² . Tg α . m . g

k

_______________q =  √d² . Tg α . m . g

k

8

RESPOSTA:

Q = 4,2 x 10 exp -7

2ª FASE DO EXPERIMENTO:

α = 6ºd = 2,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2

Tg 6º = 1,05 x 10 exp -1 ____________________________________q = √2² . 1,05 x 10 exp -1 . 2,25 x 10 exp -2

9 x 10 exp 9

_________________q = √9,45 x 10 exp -3

9 x 10 exp 9

RESPOSTA:

_______________q =  √d² . Tg α . m . g

k

9

Q = 1,0 x 10 exp -6

3ª FASE DO EXPERIMENTO:

α = 9ºd = 3,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2

Tg 9º = 1,58 x 10 exp -1 ____________________________________q = √3² . 1,58 x 10 exp -1 . 2,25 x 10 exp -2

9 x 10 exp 9

_________________q = √3,19 x 10 exp -2

9 x 10 exp 9

RESPOSTA:

_______________q =  √d² . Tg α . m . g

k

10

Q = 1,9 x 10 exp -6

TABELA DE RESULTADOS DO EXPERIMENTOα (graus) d (cm) Q (carga induzida)

4º 1,0 4,2 x 10 exp -76º 2,0 1,0 x 10 exp -69º 3,0 1,9 x 10 exp -6

CONCLUSÃO

Analisando o experimento realizado, foi possível adquirir conhecimento sobre uma propriedade elementar da matéria: a carga elétrica, estudando a propriedade elétrica de materiais habitualmente utilizados e a maneira com a qual os corpos se afetam de acordo com o modo de manipulação. Verificou-se também as formas de eletrização variável de acordo com o método. Observou-se nessa experiência a relação da causa e efeito da eletrização.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Apontamento de aulas do Prof Daniel

Livro: Física 3 (Resnick, R.; Halliday, D.; Krane, K.S., editora LTC,RJ, 2002)

Site: www.vestibular1.com.br/revisao/eletrostatica.doc

Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=4S-BU-825Ac

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