Relatório de Laboratório

 

RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA Nº 2

BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

BRASILIA – DF 19/03/2015

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA[pic 1]

Certos materiais permitem que as cargas elétricas passem pelo seu interior, esse fenômeno chama-se condutividade. São ótimos exemplos de condutores os metais, que permitem que os elétrons se desloquem facilmente. A eletrização de um corpo condutor de eletricidade, por meio de algum dos processos de eletrização – por atrito, por contato ou por indução -, distribui uniformemente as cargas elétricas na sua superfície. Fato que ocorre devido ao principio da repulsão entre as cargas de mesmo sinal que tendem a se afastar até chegarem em equilíbrio eletrostático, que é uma condição de repouso das cargas.[1]

Um condutor em equilíbrio eletrostático tem em seu interior um campo elétrico nulo, exatamente pela distribuição da carga. A esse fenômeno chamamos de blindagem eletrostática. Michael Faraday comprovou a blindagem eletrostática em 1936, por meio de um experimento nomeado gaiola de Faraday. Os aparelhos eletrônicos são equipamentos que utilizam da blindagem para proteção de influencias externas, caso contrario seriam danificados.[2]

1. CONCEITO DE BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

Para introduzir o conceito de blindagem eletrostática é necessário revisar antes o que é um condutor elétrico. Em muitos materiais, em sua grade maioria os metais, alguns elétrons são livres para se movimentarem por todo o material, esses materiais são chamados de condutores [3]. Essa característica dos metais ocorre por que na eletrosfera do seu átomo existem muitos elétrons, com isso os elétrons da camada de valência (camada mais distante do núcleo do átomo) ficam ligados ao núcleo com menos força, portanto tem mais liberdade para se deslocar.

Ao envolver qualquer objeto por um material condutor, sem deixar orifícios que exponha o material, criando assim uma câmara, estará proporcionando à esse objeto uma blindagem eletrostática. O material condutor impende a passagem de campos elétricos e ondas eletromagnéticas (que sejam menores que a malha do condutor) que possam penetrar o interior da câmara, pois   o campo   elétrico   externo produz   uma   redistribuição   dos   elétrons   livres   do condutor,   resultando   no  acúmulo   de   cargas negativas   sobre   uma   parte   da superfície e cargas positivas sobre outra parte. Isto produz um campo elétrico que se superpõe ao campo inicial, de tal modo que o campo total é igual à zero em todos os pontos da gaiola.

A lei de Gauss permite uma demonstração a respeito dos condutores, se uma carga em excesso é introduzida em um condutor a carga se concentra na superfície do condutor, no seu interior continua a ser zero [4]. Para exemplificar como acontece esse fenômeno temos a figura 1.1a, que mostra como os campos elétricos interagem com o material condutor, representado na cor amarela, na figura 1.1b, nota-se que após energizado o condutor, o material (homem) dentro da blindagem eletrostática nada sofre, pois o campo elétrico se redistribuí no material condutor e não afeta o material.

[pic 2]
Figura 1.1a                                          Figura 1.1b

1. OBJETIVOS

O objetivo desse experimento é analisar como campos eletromagnéticos se comportam ao ter barreiras de diferentes materiais tentando impedir sua passagem.

1. MATERIAL UTILIZADO:

- Papel

- Rádio

- Papel alumínio

1. METODOLOGIA

Procedimentos experimentais:

1. O celular foi conectado em uma rádio e envolto em um plástico qualquer [Fig.1.2], e foi observado o que aconteceu.

[pic 3][pic 4]

1. O celular ainda conectado em uma rádio foi envolto em papel alumínio [Fig.1.3], e foi observado o que aconteceu.

[pic 5][pic 6]

1. O celular ainda conectado em uma rádio foi colocado dentro de uma lata de alumínio [Fig.1.4], e foi observado o que aconteceu.

[pic 7][pic 8]

1. O celular ainda conectado em uma rádio foi envolto em um casaco [Fig.1.5], e foi observado o que aconteceu.

[pic 9][pic 10]

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para comparar a Lei da Gravitação Universal com a Lei de Coulomb, primeiramente devemos entender cada uma separadamente.

Lei da Gravitação Universal: Formulada por Isaac Newton um físico inglês, ele concluiu que “Duas partículas se atraem com forças cuja intensidade é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”. [5]

Analisando o que Newton disse:

Considerando duas massas, m1 e m2 com uma distância r uma da outra, conforme a figura abaixo:

[pic 11]

Podemos notar que as forças de atração gravitacional entre os corpos são de mesma intensidade, mesma direção, mas de sentidos opostos. Sendo r a distância entre elas, a expressão do modulo da força de atração gravitacional é:

[pic 12]

Onde G é a constante da gravitação universal, cujo valor determinado experimentalmente é:

G = 6,67 * 10-11 N.m2/kg2

 

Lei de Coulomb: Formulada pelo físico francês Charles Augustin Coulomb, constatou que “A intensidade da força elétrica é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos”.

A equação da intensidade da força elétrica (F) é:

[pic 13]

Q1 e Q2 são os valores da carga elétrica de cada corpo e as cargas são medidas em coulomb (C), d é a distância entre as partículas e k é a constante dielétrica do meio, no caso do vácuo é de 9x109 Nm2/C2.

Assim como todos os tipos de forças obedecem a lei da ação e reação, a força elétrica não é diferente, para cada tipo de interação obtemos as forças aos pares.

[pic 14]

Constatamos que:

→ mantendo-se a distância entre os corpos e dobrando-se a quantidade de carga elétrica de cada um, a força elétrica será multiplicada por quatro.