Relatório de Laboratório de Física Eletroestática- UFAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL[pic 1][pic 2]

INSTITUTO DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE ENSINO

                               

Relatório: Eletrostática

MACEIÓ

2021

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Relatório: Eletrostática

Relatório de aula prática solicitado pelo professor Marcos Vinícius Dias Vermelho apresentado ao Curso de Graduação de Engenharia Química, na Universidade Federal de Alagoas, como requisito para a obtenção parcial de nota da disciplina de Laboratório de Física 2.

MACEIÓ

2021

Sumário

INTRODUÇÃO        4

OBJETIVOS        6

MATERIAIS E MÉTODOS        6

RESULTADOS E DISCUSSÕES        9

CONCLUSÃO        11

REFERÊNCIAS        12

INTRODUÇÃO

A eletrostática é a área da física que estuda as cargas elétricas em repouso. Os fenômenos eletrostáticos estudados, acontecem por consequência da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras.

Cargas elétricas:

Toda a matéria é constituída por moléculas que, por sua vez, é formada por átomos. Os átomos são formados por um núcleo, onde se encontram os prótons e os nêutrons, e por uma eletrosfera, constituída de órbitas onde giram os elétrons. Às partículas que compõem o átomo associa-se uma propriedade física denominada Carga Elétrica. Os prótons são partículas com cargas positivas, os elétrons têm carga negativa e os nêutrons têm carga neutra.

No átomo, os prótons do núcleo, tendem a atrair os elétrons em direção ao núcleo, por possuírem cargas elétricas opostas. Porém, como os elétrons giram em órbitas circulares em torno do núcleo, existe também uma força centrífuga, que tende a afastá-lo do núcleo. O que ocorre é um equilíbrio entre a força de atração e a força centrífuga, o que mantém o elétron em sua órbita.

Condutores, Semicondutores e Isolantes

Isolantes são aquelas substâncias nas quais as cargas elétricas não podem se mover livremente com facilidade. Como exemplos, a borracha, o vidro, o plástico.

Por outro lado, os condutores são aqueles materiais nos quais a movimentação das cargas (negativas, em geral) pode ocorrer livremente. Exemplos: metais, água da torneira, o corpo humano. 

Os semicondutores apresentam-se agora como uma terceira classe de materiais e suas propriedades de condução elétrica situam-se entre as dos isolantes e dos condutores. Como o silício e o germânio.

Por fim, tem os supercondutores, materiais que a temperaturas muito baixas não oferecem resistência alguma à passagem de eletricidade, e já estão sendo desenvolvidas ligas (à base de Nióbio) que sejam supercondutores a temperaturas mais elevadas facilitando, assim, sua utilização tecnológica.

Processos de Eletrização

Pode-se eletrizar um corpo através da retirada ou da inserção de elétrons em suas órbitas. Os processos básicos de eletrização podem ser por atrito, por contato ou por indução.

Eletrização por Atrito (Triboeletrização): ocorre quando atritamos dois corpos, inicialmente neutros, e tem transferência de elétrons de um corpo para o outro, de tal forma que um corpo fique eletrizado positivamente (cedeu elétrons), e outro corpo fique eletrizado negativamente (ganhou elétrons).

Eletrização por Contato

Quando um corpo condutor carregado é posto em contato com outro condutor neutro, a carga elétrica tende a se estabilizar, transferindo carga do primeiro para o segundo, tornando-o também eletrizado. Ao fim do processo, ambos o corpo tem a mesma carga e mesmo sinal.

Eletrização por Indução

Para eletrização por indução usamos três corpos: um neutro (condutor), uma terra e um corpo carregado (indutor). Ao aproximar o corpo indutor ao condutor, que está ligado à terra por um fio terra. Pelo fio terra descerá (ou subirá depende da situação) elétrons para tentar neutralizar o corpo indutor. Quando se corta o fio terra e afasta o indutor, o condutor ficará eletrizado.

Força elétrica

Duas partículas carregadas podem exercer atração ou repulsão entre si de acordo com o seu sinal de carga. Se as cargas elétricas têm o mesmo sinal, as partículas se repelem, as forças tendem a afastá-las.  Se as cargas elétricas têm sinais opostos, as partículas se atraem, as forças tendem a aproximá-las. Esta força de repulsão ou atração associada à carga elétrica dos objetos é chamada de força eletrostática.

A lei que nos permite calcular o módulo da força elétrica exercida entre duas cargas é a Lei de Coulomb, apresentada pela expressão a seguir:

                                                   [pic 3]

Legenda:

F – Força elétrica (N - Newtons)

k0 – Constante eletrostática do vácuo (k0 = 9,0.109 N.m²/C²)

q1, q2 – Cargas elétricas 1 e 2 (C – Coulombs)

d – Distância entre as cargas 1 e 2 (m)

Campo elétrico

O campo elétrico consiste em uma distribuição de vetores, um para cada ponto na região ao redor de um objeto carregado, tal como uma barra carregada. Teoricamente, definimos o campo elétrico colocando-se uma carga positiva q, chamada de carga teste, em algum ponto P próximo de um objeto carregado é definido como:

[pic 4]

 

OBJETIVOS

Observar as características de corpos carregados eletricamente e a natureza da interação entre os mesmos

MATERIAIS E MÉTODOS

   

Experimento I: Eletrização por atrito.

Material Utilizado:

➢ Canudos de plástico;

➢ Quadro;

Procedimento Experimental

Um canudo de plástico foi colocado no quadro, quando soltou, caiu.

Em seguida, o canudo foi atritado. Por fim, foi encostado no quadro novamente e o canudo ficou preso no quadro.

Experimento II: Balança Eletrostática

Material Utilizado:

➢ Base do eletroscópio

➢ Placa de policarbonato