ELETROSCÓPIO DE FOLHAS METÁLICAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CAMPUS TRÊS LAGOAS - CPTL
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ELETROSCÓPIO DE FOLHAS METÁLICAS

Beatriz Valéria Diniz de Almeida
Caio Senra Antunes
Murilo Marcondes de Souza

Prof. Dr. Carlos Eduardo Borato

Três Lagoas/MS
2018

PROJETO 1:

ELETROSCÓPIO DE FOLHAS METÁLICAS

Trabalho referente à disciplina de Laboratório de Física II, ministrada pelo professor Dr. Carlos Eduardo Borato, com o intuito de apresentar e desenvolver os conceitos teóricos relacionados com a construção de um eletroscópio por meio da eletrização.

Três Lagoas/MS
2018

SUMÁRIO

Resumo        2

Objetivos        2

Introdução teórica        2

Materiais e Métodos        5

Resultados e Discussões        6

Conclusões        8

Referências Bibliográficas        9

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Resumo

No processo de eletrização ocorre a transferência de elétrons entre dois corpos, de materiais semelhantes ou diferentes entre si. Um corpo em seu estado neutro, não eletrizado, possui quantidade de elétrons iguais ao de prótons. No entanto, se possuir excesso de elétrons, este estará carregado negativamente; enquanto na falta de elétrons, este estará carregado positivamente. Neste trabalho, iniciaremos a análise dos processos de eletrização a partir da natureza da carga elétrica e da construção de um eletroscópio de folhas metálicas.

Objetivos

Confeccionar um eletroscópio de folhas metálicas para demonstrar a existência de cargas elétricas e suas propriedades, ou seja, se um corpo está ou não eletrizado. Analisando visualmente o comportamento das cargas quando estas são eletrizadas, a partir de três processos de eletrização: atrito, contato e indução eletrostática.

Introdução teórica

Para entender como um corpo é eletrizado, é preciso primeiramente saber a estrutura básica de um átomo. Uma maneira de poder explicar a estrutura é através do modelo atômico de Bohr que apresenta o átomo sendo composto por níveis de energias circulares chamados de eletrosfera que é habitada pelos elétrons com cargas negativas, ao centro (núcleo) estão localizados além dos prótons, contendo cargas positivas, há também os nêutrons que por sua vez não tem carga alguma ¹. Diante deste modelo observa-se que o próton reside no núcleo do átomo junto com o nêutron que o prende, com isso observa-se que o elétron é o único com mobilidade, podendo em algumas situações migrar para outro átomo ou ser adicionado ao átomo, e quando isso ocorre o átomo no qual o elétron migrou se torna carregado negativamente devido à quantidade de próton ser menor, e o outro átomo que perdeu o elétron se torna carregado positivamente por que a quantidade de prótons agora é maior, mas quando não ocorrem mudanças o átomo se torna neutro. Sabendo disso, observa que a eletrização dos corpos é quando um corpo neutro fica com cargas negativas ou positivas, os processos mais comuns são eletrização por atrito, por contato e por indução. Primeiramente por atrito, este processo implica que quando friccionados dois corpos neutros feitos de materiais distintos, um corpo ficará eletrizado negativamente e outro positivamente ficando com módulo de cargas iguais, porém de sinais opostos, contudo para determinar quem ganhará o elétron e quem perderá foi elaborada uma lista chamada série triboelétrica (Figura 1), essa lista indica que os materiais que estão acima tem propensão em perder elétrons enquanto os de baixo de ganhar elétrons².

[pic 1]

Figura 1: Série triboelétrica.

Fonte: Adaptado de Projeto 1 – Eletroscópio de Folhas Metálicas.

A eletrização por contato é outro processo capaz de eletrizar um corpo e é feito por contato entre eles. Se dois corpos condutores, sendo pelo menos um deles eletrizado, são postos em contato, a carga elétrica tende a se estabilizar, sendo redistribuída entre os dois, fazendo com que ambos tenham a mesma carga, inclusive com mesmo sinal. O cálculo da carga resultante é dado pela média aritmética entre a carga dos condutores em contato. Entretanto se um corpo eletrizado está em contato com a terra, esse será neutralizado, pois se ele houver falta de elétrons, estes serão doados pela terra, no entanto se houver excesso de elétrons, estes serão descarregados na terra².

Por último, há o processo de eletrização por indução eletrostática que é realizado com dois corpos, sendo que pelo menos um deles possui carga elétrica líquida igual à zero. A este é chamado de induzido. O segundo corpo possui carga elétrica líquida diferente de zero, e será denominado de indutor. Com isso quando o corpo carregado eletricamente é aproximado de um corpo neutro, este último pode ter suas cargas elétricas reorganizadas em pontos diferentes da estrutura da substância, ou seja, ocorrerá a polarização das cargas enquanto o indutor estiver próximo do induzido. Isto ocorre devido às interações entre as cargas elétricas do respectivo corpo. Neste caso, as cargas do indutor carregado positivamente ou negativamente atraem ou repelem os elétrons livres do condutor neutro, fazendo com que estes se reorganizem na estrutura do induzido. Para concluir o processo de eletrização por indução, é só ligar outro corpo neutro ou um fio aplicado pelo induzido. Após o sistema atingir o equilíbrio eletrostático, ou seja, depois que os corpos ficarem com a mesma diferença de potencial, pode-se afastar o outro corpo ou desligar o fio. O induzido permanecerá carregado eletricamente e o sinal da carga elétrica líquida do induzido será sempre oposta à carga do indutor. É necessário notar que a intensidade da carga elétrica depende de vários fatores³, e sabendo que os corpos terão a mesma diferença de potencial, a relação pode ser demonstrada como: