Fundamentos de Física: Electromagnetismo

1. INTRODUÇÃO

     A eletrização é um fenômeno onde existe alteração do equilíbrio entre cargas de um corpo. A eletrização por contato ocorre quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado e observa-se que ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal. A eletrização por indução ocorre quando se tem um corpo que está inicialmente eletrizado e é colocado próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica de forma que as cargas de sinal contrário a do corpo eletrizado tendem a se aproximar deste. Já na eletrização por atrito, atritam-se corpos neutros e estes ficam carregados com a mesma quantidade de carga, mas de sinais contrários. Com o objetivo de reproduzir estes fenômenos, o experimento utiliza um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff, uma máquina que utiliza uma correia que, por meio do atrito com polias e outros elementos do gerador acumula cargas elétricas em uma esfera oca de metal. Essas cargas se espalham o 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.

1. OBJETIVO

Visualizar os efeitos do campo elétrico produzido pelo acúmulo de cargas em uma esfera oca metálica e entender como essas cargas se distribuem em um corpo metálico.

1.  PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1) Parte experimental 1

      Tiras de papel alumínio serão cortadas e as pontas das tiras serão fixadas na esfera, com fita adesiva. O gerador será ligado em velocidade alta e as tiras de papel alumínio deverão ser observadas. O gerador será desligado e as tiras de papel alumínio serão retiradas. O eletroscópio de folha será conectado ao topo da esfera metálica e deve-se observar o comportamento das fitas. Deve-se aproximar o dedo das folhas e observar. Por fim, fiapos de algodão serão aproximados da esfera metálica. Eles devem ser observados.

3.2) Parte experimental 2

        O gerador será ligado em velocidade média ou alta e deve-se verificar se há o acúmulo de cargas. O gerador será desligado e descarregado. A tachinha será retirada e o torniquete será conectado no topo da esfera metálica. O gerador será ligado em alta ou média velocidade e se observará.

3.3) Parte experimental 3

        Serão conectados cabos à esfera metálica e os terminais dos cabos à placa de acrílico. Deve-se colocar o óleo, com cuidado, dentro da cuba de vidro e esta sobre a placa de acrílico. As sementes de grama serão distribuídas dentro da cuba de vidro e então os fios metálicos serão conectados à placa de acrílico. O gerador será ligado e deve-se observar os padrões formados pelas sementes de grama. Os fios metálicos serão trocados e deve-se observar diferentes formas assumidas pelo campo elétrico.

3.4) Parte experimental 4

        O bastão será conectado com uma esfera metálica na ponta do gerador. Este será ligado, uma carga elétrica se acumulará e o bastão será aproximado. Por fim, a lâmpada fluorescente será aproximada da esfera metálica e será observado o que aconteceu.

1. RESULTADO ESPERADO

A partir do experimento espera-se verificar que a carga se distribuirá uniformemente na superfície externa da esfera ao se ligar o gerador de Van de Graaf. Deve-se perceber a aplicação da eletrização, já que a transferência e indução de cargas gera atrações e repulsões entre corpos. Assim, corpos com cargas de sinais iguais serão atraídos e corpos com cargas de sinais opostos serão repelidos.  Além disso, espera-se perceber o poder das pontas com a presença da tachinha na esfera e o rompimento da rigidez dielétrica do ar, por meio da descarga elétrica.  Também deve ser possível visualizar os diferentes formatos das linhas de campo elétrico por meio das sementes de grama. E por fim, espera-se que o acúmulo de cargas presentes na esfera seja suficiente para acender uma lâmpada fluorescente.