Física Experimental III

Princípio do funcionamento do eletroscópio de folhas e a distribuição de cargas em um condutor

Introdução

Esse experimento foi realizado pela professora com intuito de facilitar no entendimento referente à eletrostática, identificando os métodos de eletrização, sendo o principal por atrito.

Objetivo

Descrever o funcionamento do eletroscópio.

Reconhecer e descrever como as cargas elétricas se distribuem na superfície externa do condutor.

Teoria

O eletroscópio é um aparelho que se destina a indicar a existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado. O eletroscópio mais comum é o Eletroscópio de Folhas.

Um gerador de Van de Graaf básico é formado por uma correia de material isolante, dois roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metálicos e uma coluna de apoio também de material isolante. Nos geradores mais simples a carga elétrica fornecida à correia não é obtida por meio de uma fonte especial de tensão. Esta carga é desenvolvida na base do próprio aparelho pelo atrito entre o rolamento e a correia. Os roletes são de

materiais diferentes um do outro, por exemplo, um rolete de teflon e o outro de alumínio para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de rolamento com a correia. O motor gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas para a superfície externa da correia através das escovas. A correia transporta essas cargas até a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, não gere campo elétrico sobre o rolete superior. Assim cargas continuam a ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra.

Material utilizado:

Gerador de Van der Graaff e esfera auxiliar;

Haste para apoio da lâmina;

Lâmina de alumínio.

Procedimento prático

Ligue a chave, aguarde alguns minutos até que a esfera esteja bem carregada, observe que a lâmina de alumínio se afasta da esfera;

Aproxime a esfera auxiliar da lâmina de alumínio, observe que a lâmina foi atraída;

Aproxime a esfera auxiliar a cerca de 1 cm ou um pouco mais da esfera maior, observe a faísca elétrica entre elas.

Perguntas

1° Descreva como ocorre a distribuição de cargas em um condutor eletrizado:

A distribuição de cargas em um condutor acontece apenas na superfície externa

do mesmo. O campo elétrico no interior de um condutor é nulo.

A Gaiola de Faraday demonstra essa distribuição de cargas, ao ligar a gaiola à máquina e colocá-la em funcionamento, as cargas escoam-se para a gaiola, porém, se distribuem apenas na superfície externa da mesma, o que provoca o afastamento das bolinhas de isopor eletrizadas. As bolinhas do interior nada sofrem.

Com esse dispositivo podemos mostrar que o cilindro é facilmente carregável através de sua parte interna. É dessa maneira que a esfera de um gerador de Van der Graaff é carregado. As cargas são recolhidas pela parte interna da esfera do gerador permitindo, assim, atingir-se potenciais muito grande.

2° Por que a lâmina se afasta do eletroscópio?

O movimento de repulsão da lâmina se deu porque os dois corpos estão com cargas de mesmo sinal. Desta forma, a lâmina foi eletricamente carregada por contato, tendo assim a mesma polaridade do eletroscópio.

3° Explique por que houve atração entre a lâmina e a esfera auxiliar.

Isso ocorre pelo fato de que esfera auxiliar e a lâmina estão com potenciais diferentes. A diferença de potencial acontece devido a conexão de fio condutor entre

a esfera auxiliar e o eletroscópio.

4° Explique por que ocorreram descargas elétricas ao se aproximar a esfera auxiliar do eletroscópio.

O eletroscópio armazena carga elétrica até atingir uma diferença de potencial em relação à esfera auxiliar tal que provoque o aparecimento de uma faísca (descarga elétrica) entre as duas.

Começamos percebendo que quanto mais aproximamos a esfera auxiliar do eletroscópio, mas intensa ficaram as descargas elétricas isso pode ser explicado, porque quanto menor a distância maior o campo, logo se aumenta o campo o ar passa a se ioniza e perde sua propriedade dielétrica.

Desta forma, quanto menor a distancia entre a esfera auxiliar e o eletroscópio, maior a intensidade das descargas elétricas devido o aumento do campo, essas descargas ocorre por que a rigidez dielétrica é rompida, e o ar passa de isolante para condutor devido a ionização das moléculas.

Conclusão

Concluímos que os corpos carregam-se com cargas de sinais positivos ou negativos, sendo respectivamente, a perda e ganho de elétrons, e depende da natureza do material. Desta forma foram identificados os métodos de eletrização de atrito, contato e indução.