RELATORIO DE FISICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS – CAMPUS SOROCABA

Gaiola de Faraday

Eletrostática

Sorocaba

2014

Nome: Cássia Cristina C Duarte RA: 475254

Data do Experimento: 02/09/2014

Data da Entrega do Experimento: 16/09/2014

Disciplina: Laboratório de Física 3

Professor: Adriana Delgado

Sorocaba

Setembro/2014

RESUMO

Os materiais são compostos de uma grande quantidade de átomos constituídos por partículas subatômicas denominados prótons, elétrons e nêutrons. Os elétrons são capazes de se locomover de um átomo para outro, um corpo fica eletrizado ao ganhar ou perder elétrons. A carga elétrica do corpo como um todo se relaciona ao excesso de elétrons, quando carregado negativamente, ou ao excesso de prótons, quando carregado positivamente. A eletrização de um corpo pode ser conseguida por atrito, contato ou indução. Para a realização dos testes experimentais desses tipos de eletrização e o teste de blindagem eletrostática da Gaiola de Faraday, foram utilizados os seguintes equipamentos e materiais: Gaiola de Faraday, produtores de carga (plástico, couro e alumínio), tubo de ensaio pequeno, flanela, Eletrômetro Pasco ES-9078 e esferas condutoras. Os resultados obtidos foram satisfatórios visto que foi possível verificar e compreender as teorias sobre o processo de eletrização por atrito, contato e indução, e ainda, compreender o que é uma Gaiola de Faraday e seu efeito de blindagem eletrostática.

OBJETIVOS

O objetivo deste experimento consiste no estudo da eletrostática, compreender a Gaiola de Faraday, o carregamento de objetos por atrito e por contato, o carregamento de objetos por indução eletrostática e o conceito de blindagem eletrostática.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

Os materiais possuem classificação de acordo com a facilidade com a qual as cargas elétricas se movem em seu interior. Os condutores são materiais nos quais as cargas elétricas se movem com facilidade, como os metais, o corpo humano e a água da torneira. Os não-condutores, também conhecidos como isolantes, são materiais nos quais as cargas não podem se mover, como os plásticos, a borracha, o vidro e a água destilada.

Pode-se afetar o equilíbrio entre as cargas elétricas existentes num determinado material, por meio de três técnicas básicas, deixando-os positivamente ou negativamente carregados. Tais técnicas são conhecidas como processo de eletrização por atrito, contato e indução.

A eletrização por atrito consiste em friccionar dois objetos constituídos por substâncias diferentes e inicialmente neutros, ao final do processo, cada corpo ficará carregado eletricamente com cargas opostas, ou seja, um corpo cede elétrons enquanto o outro os recebe.

Na eletrização por contato, um corpo carregado eletricamente é colocado em contato com um corpo neutro, assim o corpo carregado cede elétrons ao corpo inicialmente neutro até que se obtenha o equilíbrio entre os corpos.

No processo de eletrização por indução não é necessário contato entre os corpos, consiste em aproximar um corpo carregado a outro inicialmente neutro, esse processo faz com que as cargas, em equilíbrio, presentes no corpo neutro, sejam separadas conforme o sinal da carga do corpo indutor. Assim, ao aterrar o corpo induzido é notável que a carga que não é atraída pelo indutor “escapa” deixando o corpo carregado somente com a carga oposta ao indutor quando separados.

A Gaiola de Faraday é uma blindagem elétrica feita com um material condutor, que funciona impedindo a entrada de campos eletrostáticos ou eletromagnéticos de onda que sejam superiores ao tamanho da malha. Quando o comprimento da onda se aproxima ao tamanho da malha, a blindagem diminui sua eficácia. Um condutor, quando carregado, espalha suas cargas uniformemente por toda a sua superfície. Caso o condutor seja uma esfera oca, as cargas irão se espalhar pela superfície externa, pois a repulsão entre as cargas fazem com que elas se mantenham o mais longe possível umas das outras. Os efeitos de campo elétrico criados no interior do condutor acabam se anulando, obtendo assim um campo elétrico nulo.

Da mesma forma acontece quando o condutor não está carregado, porém está em uma região que possui um campo elétrico causado por um agente externo. Fica blindado, seu interior fica livre da ação desse campo externo. Esse efeito é conhecido como blindagem eletrostática.

Alguns dos princípios eletromagnéticos envolvidos estão nas leis de Faraday:

1ª lei de Faraday - Nos condutores em equilíbrio a eletricidade é distribuída apenas na superfície externa; no seu interior não há traço de eletricidade.

2ª lei de Faraday - No equilíbrio elétrico a força elétrica no interior dos condutores completamente fechados e desprovidos de corpos eletrizados é nula.

DESCRIÇÃO

Arranjo Experimental

Para a realização das atividades propostas no experimento, foram utilizados os seguintes equipamentos e materiais: Gaiola de Faraday, produtores de carga (plástico, couro e alumínio), tubo de ensaio pequeno, flanela, Eletrômetro Pasco ES-9078 e esferas condutoras.

Procedimento Experimental

Antes de iniciar o experimento, foi necessário preparar a Gaiola de Faraday. Ou seja, montou-se o sistema para medir a carga (figura 1). Ligou-se o cabo de entrada do eletrômetro (jacaré vermelho) na gaiola (cilindro interno), o fio terra do eletrômetro (jacaré preto) foi conectado à blindagem (ou escudo = cilindro externo).

A gaiola foi aterrada, tocando-se a gaiola