Experimento de Eletroscópio de Folhas Metálicas

Universidade Federal do Mato Grosso do Sul

Experimento de Eletroscopio de Folhas Metalicas

Alunos: Isabelle Cristina Chiozi Mazarelli , Lucas Goulart, Heitor de Matos

Professor: Carlos Borato

Objetivos

A aula experimental teve como objetivo : projetar e construir um  Eletroscopio de Folhas Metalicas  para observar e estudar o comportamento das cargas elétricas ( negativas e positivas) e um corpo eletrizado , através da eletrização por atrito , indução e contato , respectivamente, e assim  como ocorre a transferência de elétrons de um corpo carregado para um corpo neutro.

Resumo

Nesta experiência, será apresentada a  construção e  funcionamento  de  um  eletroscópio de  folhas, com  intuito  de  estudar  o  comportamento : das  cargas  elétricas ,  corpo eletrizado,  lei  de  Gauss  ,  lei  de  Coulomb,  processos  de  eletrização  por  atrito, indução, contato  e  os  princípios  da  conservação das  cargas elétricas.  Atraves destes procedimentos  , pode-se determinar  se  um  corpo  está  ou  não eletrizado.

Introdução Teórica

O Eletroscópio  de  folhas  é  um  aparelho  que  se  destina  a  indicar  a  existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um  corpo  está eletrizado. Os átomos  da matéria são  formados  de  uma  grande  quantidade  de  partículas,  dentre  elas  as  mais  conhecidas são  os  prótons   (cargas   positivas),  o  elétrons  (cargas  negativas),  e  os  nêutrons  (cargas nulas). Quando  o   número  de  prótons  em  um  átomo  é  igual  ao  número  de  elétrons,   este permanece  neutro, no qual esta  condição  é  chamada  de  equilíbrio  eletrostático.  Este  equilíbrio poderá ser  desfeito  através  do  processo chamado  de  eletrização, podendo  ocorrer  de três maneiras: atrito, contato e indução.

Eletrização por atrito : quando dois corpos feitos de materiais diferentes são atritados entre si, o contato entre eles acontece com tal proximidade que os átomos de um material interagem fortemente com os átomos do outro. Nessa interação , ocorre a transferência de elétrons de um corpo para o outro. O que cede  elétrons fica eletrizado positivamente, e aquele que recebe , fica eletrizado negativamente ( ambos os materias ficam com quantidades iguais de carga no final da eletrização).

Eletrização por contato: considere o condutor A , previamente eletrizado com carga negativa , e o condutor B, inicialmente neutro. É possível eletrizar o condutor B, efetuando o contato elétrico com o condutor A. Ao realizar esse contato , a repulsão entre os elétrons de A faz que haja transferência de parte desses elétrons para B. No final, ambos os condutores ficarão eletrizados negativamente. Após o contato, a carga final em cada condutor é proporcional as dimensões de cada um dele. Ao condutor de maior dimensão caberá, no final, uma parcela maior de carga total. Se os condutores forem identicos, ao final , as cargas serão dividas em metade para cada.

Eletrização por indução: um caso interessante é a eletrização por indução de dois corpos condutores ( A e B ) , que estão em contato mutuo e inicialmente neutros. Suponhamos que aproximemos de uma esfera um corpo eletrizado, com cargas positivas. Nesta situação, os elétrons livres ,tanto de uma esfera como da outra, serão atraídos pelo corpo eletrizado e ficarão acumulados na região  de A , voltada para o corpo , enquanto na região oposta de B, haverá falta de elétrons. Eliminando o contato entre A e B e afastando o corpo eletrizado, as duas esferas ficarão eletrizadas com cargas de sinais contrários.

Os materiais podem ser classificados também pela sua capacidade de trocar elétrons, ou seja, a quantidade de elétrons livres que podem circular de um corpo para o outro. Os chamados condutores são aqueles materiais onde há uma maior facilidade para que haja a troca de elétrons, como a água de torneira, o corpo humano e os metais. Já o não condutor, ou isolante, são aqueles materiais onde não é possível que haja a troca de elétrons, pois a quantidade de elétrons livres é nula ou quase nula.

Lei de Coulomb : A Lei  de  Coulomb trata  da  força  de  interação  entre  as  partículas  eletrizadas. As partículas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem. As  cargas  elétricas  positivas  são  atraídas  pelas  cargas  elétricas  negativas  e  as cargas com  mesmo  sinal  se  repelem.  A  lei  de  Coulomb  diz   que  a  intensidade  da  força eletrostática  entre  duas  cargas  elétricas  é  diretamente  proporcional  ao  produto  das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.  

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Lei de Gauss: Apesar da Lei de Gauss e da Lei de Coulomb serem equivalentes, a Lei de Gauss fornece uma forma diferente de expressar a relação entre carga elétrica e campo elétrico. A lei de Gauss é geral, mas a sua utilidade no cálculo do campo elétrico criado por uma distribuição de cargas depende da simetria desta distribuição.O campo elétrico no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático é sempre nulo. Assim sendo , a lei de Gauss nos permite demonstrar que todo excesso de carga no condutor deverá migrar para a superfície, e como a superficie é esférica , as cargas ficarão distribuídas uniformemente  .

  A Eletrostática é basicamente descrita por dois princípios, da atração e repulsão de

cargas conforme seu sinal “sinais iguais se repelem e sinais contrários se atraem” e a

conservação de cargas elétricas a qual assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será sempre constante, ou seja, não há perdas.

 

Materiais e Métodos

- Frasco de Vidro

- Duas folhas pequenas de papel alumínio

- Fio de Arame fino

- pequena esfera maciça de papel alumínio

- Sal grosso

- Regua plástica

- Flanela  

-Fita isolante

Método: Faça um gancho em uma das extremidades do arame . A outra parte do fio deve ficar reta e encapada com fita isolante .Faça um pequeno furo na tampa do frasco e passe o arame por ele. Nessa ponta do fio , que deve ter 2 cm a 2,5 cm de comprimento e que ficara para fora do frasco, encaixe a esfera de papel alumínio. A seguir, fure  as duas folhas de papel alumínio bem próxima a lateral mais estreita. Encaixe as duas folhas com os furos no gancho , de maneira que fique com as faces paralelas ( essa ultima parte ficara dentro do frasco ). No fundo do frasco , coloque um punhado de sal grosso e o feche com a tampa. Com o experimento montado , eletrize a régua de plástico atritando-a na flanela. Em seguida, eletrize as folhas metálicas.