Engenharia

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

FIS 120 - Laboratório de Física

FENÔMENOS ELETROSTÁTICOS E MAGNÉTICOS

NOME: NAYARA SARAIVA

                                                                                 MATRICULA: 65003

VIÇOSA-MG

28 DE MAIO DE 2010

OBJETIVO GERAL DA PRATICA

O objetivo geral da prática é a análise experimental de fenômenos eletrostáticos, provocando eletrização de objetos e também o estudo de fenômenos magnéticos.

      FUNDAÇAO TEÓRICA

 Fundamentos da Eletrostática:

As matéria que encontramos no dia-a-dia estão naturalmente neutralizadas, estado onde cargas positivas e negativas se compensam .

 A eletrização pode ser feita por três processos sendo eles: Eletrização por Atrito, a Polarização e a Indução eletrostática.

A eletrização por atrito acontece quando atritamos dois corpos isolantes neutros, esse contato provoca a troca de elétrons fazendo com que os dois corpos passem a ficar eletrizados, um positivamente e o outro negativamente.

A indução ocorre quando aproximamos sem contato um corpo eletrizado a um condutor inicialmente neutro as cargas do condutor que são opostas ao do corpo eletrizado são atraídas, mas a carga total do corpo condutor é zero.

[pic 1]

No caso da polarização também ocorre quando aproximamos um corpo eletrizado de um corpo isolante neutro, mesmo que este corpo continue neutro acontecera a polarização das moléculas .Neste caso há um pequeno deslocamento de nuvens eletrônicas em relação aos núcleos positivos, como ilustra a figura abaixo.

[pic 2] 

Fundamentos de Magnetismo:

Os fenômenos magnéticos são conhecidos desde a antiguidade. Nessa época, já se utilizava uma pedra conhecida como pedra-ímã que tinham a propriedade de atrair pedaços de ferro.Hoje alem dos ímãs naturais também temos os ímãs artificiais, esses são caracterizados como um dipolo magnético com pólo sul e norte, que criam campos elétricos.

[pic 3]

Na figura acima observamos as linhas de indução magnética. As linhas de campo no ímã sai do pólo norte e entra no pólo sul.

METODOLOGIA

Material:

• Bastão de PVC
• Papel Toalha
• Pêndulo com esfera de isopor
• Canudinhos de plásticos
• Gerador de Van de Graaff e acessórios
• Ímã em ferradura
• Limalhas de ferro
• Pregos
• Fio de nicrômio
• Bússola
• Vela
• Fonte regulada de tensão
• Suporte com fio de cobre
• Torniquete
• Eletroscópio
• Algodão
• Lâmpada fluorescente.

 

PROCEDIMENTOS

1. Atrito do bastão de PVC com o papel e a aproximação deste com papel picado e esfera de isopor.
2. Atrito do bastão de PVC com o papel toalha e sua aproximação de um filete de água.
3. Atrito do canudinho com papel toalha e sua ‘fixação’ na parede
4. Ligação e carregamento do gerador de Van de Graaff
5. Aproximação de fiapos de algodão/cabelo ao gerador de Van de Graaf
6. Conexão do eletroscópio de folhas ao gerador de Van de Graaff
7. Conexão do torniquete ao gerador de Van de Graaff
8. Aproximação da vela acessa ao gerador de Van de Graaff
9. Aproximação de lâmpada fluorescente desligada ao gerador de Van de Graaff
10. Espalhamento de limalhas de ferro nas proximidades de ímã no retropojetor
11. Estabelecimento de uma corrente elétrica (DC) num fio retilíneo, nas proximidades de uma bússola
12. Aproximação de um ímã a outro
13. Aproximação de um ímã a uma bússola
14. Contato de uma extremidade de um prego à um dos pólos de um ímã e, em seguida, disposição de outro prego em fila
15. Contato da extremidade do fio de nicrômio a um pólo de um ímã e, em seguida, aproximação do fio a uma bússola
16. Contato da extremidade do fio de nicrômio a um pólo de um ímã, e em seguida, aproximação o fio a uma bússola após um golpe mecânico no fio
17. Disposição de um pedaço de fio de nicrônio na extremidade de um pêndulo simples,aproximação de um pólo do ímã à extremidade livre do fio e aquecimento deste com uma vela.
18. Aproximação de uma esfera neutra ao gerador de Van de Graaff.

RESULTADOS E DISCUSÃO DOS FENÔMENOS OBSERVADOS

1. Ao atritar o bastão no papel ambos ficam eletrizado, quando aproximamos o bastão da esfera de isopor ou dos papeis picado há um processo de polarização, consequentemente à atração dos corpos.[pic 4]
2. Para o experimento consideramos a água pura sem íons, vemos então o processo de polarização e o fio de água desvia-se do caminho.
3. Com o atrito o canudo fica carregado e polariza a parede e as cargas opostas acabam se atraindo.
4. O gerador é composto de uma corrêa que é atritada quando o gerador é ligado essa transporta as cargas de baixo para cima. Há formação de um campo elétrico na parte de cima.
5. O algodão ou o fio de cabelo são polarizados e o gerador de Van de Graaff acaba exercendo uma força de atração sobre eles.
6. As folhas de alumino ficam carregadas com cargas iguais, então quando há a polarização as folhas se separam.

[pic 5]     

1. O torniquete é colocado em cima do gerador horizontalmente assim que o gerador é ligado ele começa a girar devido as resultantes da força nas pontas do torniquete.
2. A chama da vela tem carga elétrica positiva, portanto ela é repelida pelo gerador que também é carregado positivamente.
3. As lâmpadas fluorescentes possuem em seu interior gás, quando o gerador é ligado cria-se uma diferença de potencial ente as extremidades da lâmpada, então dentro da lâmpada haverá uma corrente de elétrons que colidem com os gases e são excitados  e ‘saltam’ de camadas, quando eles retornam para as camadas originais os elétrons emitem luz.
4. As limalhas de ferro ficam em volta do ímã formando as linhas de campo.

                                     [pic 6]

1.  A bússola muda de direção porque o que passa a atuar nela é o campo magnético criado pelo fio.
2. Verificamos com esse experimento que pólos opostos se atraem,e que pólos iguais se repelem.
3. O ímã cria um campo magnético e desvia a bussola.
4. O prego é um objeto ferro magnético, ou seja, é feito de ferro e possui propriedades magnéticas, logo no experimento ele passa a se comportar como um ímã, mas seu campo magnético é igual a zero.
5. O fio de nicrômio fica magnetizado e passa a se comportar como um ímã, mas diferente do prego o seu campo magnético é diferente de zero, e a bússola sobre desvios.
6. Com o choque mecânico os ímãs são desorientados fazendo com que seu campo magnético seja zero, assim o fio de nicrômio não se comporta mais como um ímã.
7. O fio passa a ser atraído pelo ímã com uma força menor, porque o aquecimento causa uma agitação interna e desorganiza as moléculas, fazendo com o fio perder as propriedades magnéticas.
8. Cria-se entre a esfera e o gerador de Van de Graaff um campo elétrico muito grande, então chega um momento que os elétrons da esfera ‘escapam’ em direção ao gerador assim formam-se os raios.

Bibliografia

• Notas de aula de física 120;
• Livro de Física I.

Figuras Retiradas dos seguintes sites:

• http://www.dfq.feis.unesp.br/docentes/MarceloII/01-Eletrostatica.pdf
• http://fisicando.br.tripod.com/fisica/eletromag.htm

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