A Física Eletromagnetismo
Por: Raul Pinheiro • 14/9/2017 • Relatório de pesquisa • 1.939 Palavras (8 Páginas) • 241 Visualizações
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FACULDADE PITÁGORAS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Anderson Matheus Lago Pinheiro
Abraão Lucas Souza Costa
Ewellyn Karen Modesto Oliveira
Juliana Cristine Silva Nunes
Natan Vieira Lima
Edson Pereira de Oliveira
Zelinaldo de Souza Ferreira Junior
Aurélio Miguel Martins de Santana
FÍSICA ELETROMAGNETISMO: Carga eletroestática; eletrização de corpos; Gerador van de graaff.
SÃO LUÍS - MA
2017
Anderson Matheus Lago Pinheiro
Abraão Lucas Souza Costa
Ewellyn Karen Modesto Oliveira
Juliana Cristine Silva Nunes
Natan Vieira Lima
Edson Pereira de Oliveira
Zelinaldo de Souza Ferreira Junior
Aurélio Miguel Martins de Santana
FÍSICA ELETROMAGNETISMO: Carga eletroestática; eletrização de corpos; Gerador van de graaff.
Relatório apresentado a Faculdade Pitágoras como requisito para obtenção de nota Parcial 1 na disciplina Física Eletromagnetismo ministrada pelo professor Sidney.
SÃO LUÍS - MA
2017
RESUMO
Este relatório trata sobre procedimentos experimentais realizados em laboratório e apresenta seus resultados abordando discussões sobre tais temas: Carga eletroestática que trata do princípio de repulsão entre cargas iguais e a atração de cargas diferentes, eletrização de corpos que se resume em eletrizar um corpo tornando diferente o número de prótons e de elétrons (adicionando ou reduzindo o número de elétrons), experimentos com o Gerador van de graaff que é uma máquina que utiliza uma correia móvel para acumular tensão eletrostática muito alta na cavidade de uma esfera de metal, dentre outros assuntos.
PALAVRAS-CHAVES: Carga eletroestática; eletrização de corpos; Gerador van de graaff.
Sumário
1. Introdução 1
2. OBJETIVOS 2
3. Materiais e procedimentos experimentais 3
4. Resultados e discussões 7
5. Conclusão 9
Referências 10
Introdução
Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula). Diz – se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Pode-se estender este raciocínio à matéria em geral. Esta condição é chamada de Equilíbrio Eletrostático.
A grandes quantidade de cargas que existem em qualquer objeto geralmente não pode ser observada porque o objeto contém quantidades iguais de dois tipos de cargas: cargas positivas (prótons) e cargas negativas (elétrons). Quando existe essa igualdade (ou equilíbrio) de cargas, dizemos que o objeto é eletricamente neutro, ou seja sua carga total é zero. Quando as quantidades dos dois tipos cargas contidas em um corpo são diferentes a, carga total é diferente de zero e dizemos que o objeto está eletricamente carregado.
No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução e inúmeras experiências feitas com cargas positivas e com cargas negativas levaram á conclusão das seguintes propriedades: Cargas elétricas positivas repelem-se; Cargas elétricas negativas repelem-se; Cargas elétricas de sinais opostos atraem-se. Para reproduzir estes processos é utilizado um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff, uma máquina que utiliza uma correia móvel para acumular cargas elétricas em uma esfera oca de metal, às quais se espalham para mais longe possível umas das outras e passam a ocupar a superfície externa da casca esférica. Essa distribuição de cargas gera um campo elétrico, afetando o espaço ao seu redor.
As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo de todo o espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente, por meio da atração eletrostática. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte.
OBJETIVOS
Provar a existência de uma carga eletrostática, feita por atrito entre dois corpos diferentes.
Mostrar a força de repulsão entre cargas iguais e a atração de cargas diferentes. Demonstrar, que quanto menor o raio, maior será a concentração de cargas por unidade de área.
- Materiais e procedimentos experimentais
3.1 Procedimentos Experimental I: Eletrização por atrito com canudo
* Material utilizado:
- 2 Canudos
-Papel higiênico
-Garrafa de água
Figura 1:
Nesse experimento o professor pegou um pedaço de papel higiênico e colocou sobre o canudo e atritou com força algumas vezes. Logo em seguida colocou o canudo contra a parede e o mesmo ficou grudado.
Figura 2:
Pegamos os dois canudos e atritamos eles junto ao papel higiênico, em seguida colocamos um canudo sobre a garrafa e com o outro começamos a repelir ele fazendo movimentos circulatórios.
Figura 3:
Atritamos mais uma vez o canudo com o papel higiênico deixando-o eletrizado. Ligamos a torneira e deixamos sair uma camada bem fina de agua. Ao aproximar o canudo, ele começa a atrair a agua.
3.2 Procedimentos Experimental II: Gerador de Van De Graaff (Descarga Elétrica)
*Material utilizado:
1 esfera de metal
2 eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para assegurar a ligação entre a esfera e a correia
3 roletes superior
4 lado positivo da correia
5 lado negativo da correia
6 rolete inferior
7 eletrodo inferior
8 bastão terminado em esfera usado para descarregar a cúpula
9 faísca produzida pela diferença de potencial
10 Algodão
Figura 1:
Esse experimento tem como objetivo mostrar as condições para uma descarga elétrica e observar a capacidade de condução elétrica do gás (ar). Realizamos o experimento da seguinte maneira:
Ligamos o gerador de van de graaff e aproximamos o bastão de teste da cabeça do Gerador. Ao aproximarmos vimos que essa atividade gerou uma faísca de cor azulada.
Figura 2:
[pic 2]
A finalidade desse experimento é mostrar o funcionamento do torniquete elétrico. Inicialmente colocamos o torniquete na cabeça do Gerador, em seguida o ligamos. Feito isso vimos que ele começou a girar no sentido horário.
Figura 3:
[pic 3]
Nesse teste o professor retirou o torniquete para que não houvesse nenhuma influência e nem alteração. Convocamos uma aluna voluntaria e nós notificamos que ela estava totalmente isolada e com os cabelos secos, e ligamos o gerador observando o que acontecia com o seu cabelo.
Figura 4:
Nesse experimento pegamos fiapos bem finos de algodão e aproxima-los da esfera, os mesmos foram atraídos. Outra coisa interessante que foi observado, é que quando soltávamos o algodão e depois aproximávamos o bastão, ele voltava pelo mesmo fenômeno de atração.
[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8] Resultados e discussões
4.1 Resultados do procedimento experimental I: Eletrização por atrito com canudo
*Por que o canudo ficou grudado à parede? (Figura 1)
Cargas de sinais diferentes se atraem e cargas de sinais iguais se repelem. Inicialmente o papel e o canudo estão neutros, então atritamos os dois, e o canudo começou a roubar elétrons do papel deixando-o com mais prótons do que elétrons, e o canudo acaba ficando com mais elétrons do que prótons. Ao aproximamos o canudo de uma superfície que também está neutra, o canudo começa a repelir os elétrons e assim é atraído pelos prótons, fazendo assim que ele fique colado na parede.
*Por que o canudo é repelido pelo outro canudo? (Figura 2)
Pois os dois estão eletrizados negativamente, se eles estão com cargas iguais, logo eles se repelem, sendo assim possível movimentar o outro canudo.
*Por que o canudo consegue atrair a agua? (Figura 3)
Como vimos nos exemplos anteriores, o canudo ao entrar em atrito com o papel fica eletrizado negativamente, e ao aproxima-lo da agua (que possui várias moléculas positivas e negativas) ele repele os elétrons e atrai os prótons (opostos se atraem).
4.2 Resultados dos procedimentos experimental II: Descarga Elétrica (Gerador van der graaff)
*Quanto de carga pode ser gerado pelo gerador van der graaff? (Figura 1)
É um dispositivo que, ao armazenar cargas elétricas no seu terminal esférico, pode gerar alta tensão (cerca de 100.000 volts).
* O que acontece no instante em que aproximamos o bastão de teste a cabeça do Gerador? (Figura 1)
Acontece uma transferência de elétrons de um corpo para o outro, o que nos é visível. No momento em que o Gerador está em funcionamento e aproximamos a esfera menor da cabeça do aparelho aparecem descargas elétricas e estalos. Esse evento é chamado de rompimento de elétrons no ar. O ar atmosférico é gás em quesito. Quando ocorre a descarga através da formação de um fino canal ionizado no ar, o ar acaba alcançando temperaturas muito elevadas (milhares de graus Celsius).
*Quanto de carga é necessário para gerar deslocamento de elétrons (Figura 1)
O deslocamento das cargas de elétrons, só ocorre quando existe uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos + e -.
*Por que um fio de eletricidade do van der graaff é azul? (Figura 1)
O fio azul é um canal ionizado, dentro do qual a energia eletrostática armazenada antes da descarga está sendo convertida em outras formas de energia, inclusive energia luminosa. A cor da luz que vem de dentro depende do gás utilizado. Portanto a cor branca azulada dos canais ionizados tem a ver com o gás que tem dentro do canal, neste caso ar. Em ambientes diferentes e em contraste com luzes artificiais o raio pode visivelmente demostrar ter outras cores.
*Por que isso aconteceu? Como funciona o torniquete elétrico? Por que a hélice gira no sentido contrario das pontas? (Figura 2).
Entendemos que isso aconteceu pelo fato que em um condutor elétrico eletrizado as cargas elétricas tendem a se concentrar nas suas pontas, ou seja, quando um condutor eletrizado, com forma pontiaguda é mergulhado no ar, os átomos que existem na atmosfera são polarizados pelo campo elétrico nas proximidades das pontas. Mudando a direção das pontas do torniquete o sentido mudara também. Se a intensidade do campo elétrico for bastante alta, os íons atraídos ou repelidos entrarão em colisão com outros átomos, produzindo mais íons e assim tornando o ar mais condutor.
*Por que o cabelo ficou magnetizado? (Figura 3)
Vimos que os fios do cabelo começaram a se repelir, buscando o máximo distanciamento entre si, já que suas cargas estão com o mesmo sinal. Concluímos que isso acontece por que, quando se tem uma pessoa isolada eletricamente da terra, e quando em contato com um gerador eletrostático, ela fica eletrizada. O potencial pode chegar a valores muito altos, mas não causa nenhum dado a pessoa, pois ela não é atravessada por corrente elétrica, devido o isolamento elétrico. Assim, os cabelos se levantam em direção perpendicular, pois se repelem mutuamente.
*Porque o algodão é repelido pelo bulbo maior e atraído pelo menor? (Figura 4)
O que ocorre nesse experimento é bem simples, no momento em que o algodão estava grudado na esfera do gerador ele se encontrava eletrizado, quando fica próximo do bastão, as cargas em excesso tendem a atrair uma das cargas do bastão, como o algodão é leve, é importante ressaltar que teve momentos em que o algodão ficou distante da esfera e do bastão ao mesmo tempo.
Após a execução do experimento, observamos de forma pratica que duas cargas com mesmo sinal se repelem, e um dos tipos de eletrização, que seria o de contato.
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