Fisica III Primeiro Experimento (Bastoes Eletrizados)
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Eletrostática
Prof. Dr. Carlos Manuel Sánchez Tasayco – Turma T 30305039 – Física III (Física Geral e Experimental III) – Departamento de Matemática
Universidade Federal de Mato Grosso - UFMTe-mail: [email protected]
Discentes: Liliane Santi dos Santos e Nadyne Paulino Batista Bandeira
Resumo. Neste experimento, estudaremos os comportamentos através da eletrização e polarização de
alguns materiais. Verificaremos a repulsão e atração por meio do atrito do papel com os bastões de
polipropileno e acrílico com a aproximação de ambos os bastões. Ora aproximaremos dois bastões de
polipropileno, ora polipropileno com acrílico. Através dos conhecimentos da eletrostática,
observaremos os fenômenos de atração e repulsão das cargas elétricas.
Introdução
O estudo da eletricidade teve origem através de algumas observações realizadas por volta do
século VI a. C., quando gregos teriam identificado os primeiros fenômenos elétricos. Tales de
Mileto, após ter atritado um pedaço de âmbar (resina fóssil) com pele de animal, notou que o
primeiro começou a atrair objetos leves, como pequenos pedaços de papel, por exemplo.
William Gilbert, no século XVI, observou que não apenas o âmbar, mas outras substâncias
também se eletrizavam quando atritadas. Uma vez que a palavra âmbar na língua grega
significa elektron, tais materiais foram denominados elétricos.
Em 1733, Du Fay verificou que existiam apenas dois tipos de eletricidade, através da
realização da seguinte experiência: atritando o âmbar com um pedaço de lã, ele se eletrizava e
repelia outro pedaço de âmbar também eletrizado e o mesmo ocorria atritando o vidro com
um pedaço de lã. Entretanto, o vidro atraía o âmbar, ambos eletrizados.
Benjamin Franklin foi quem nomeou de positiva a eletricidade que aparece no vidro e de
negativa a que aparece no âmbar.
Propriedade das Cargas Elétricas
A carga elétrica é uma propriedade associada à própria existência das partículas fundamentais
de que é feita a matéria.
As enormes quantidades de cargas existentes em qualquer objeto normalmente não são
observáveis porque este contém quantidades iguais de dois tipos de cargas: cargas positivas
(prótons) e cargas negativas (elétrons). Quando há esse equilíbrio de cargas, dizemos que o
objeto é eletricamente neutro, ou seja, sua carga total é zero. Quando as quantidades de
prótons e elétrons contidos em um corpo são diferentes dizemos que o objeto está
eletricamente carregado.
Diversas experiências feitas com cargas positivas e com cargas negativas chegaram às
seguintes conclusões: cargas elétricas positivas repelem-se; cargas elétricas negativas
repelem-se; cargas elétricas de sinais opostos atraem-se.
Condutores e Isolantes
Os condutores de eletricidade são meios materiais que permitem facilmente a passagem de
cargas elétricas. O que caracteriza um material como condutor é a camada de valência dos
átomos que constituem o material. Camada de valência é a última camada de distribuição dos
átomos. Em razão da grande distância entre essa última camada e o núcleo, os elétrons ficam
fracamente ligados com o núcleo, podendo, dessa forma, abandonar o átomo em virtude das
forças que ocorrem no interior dos átomos.
Esses elétrons que abandonam o átomo são chamados de “elétrons livres”. Os metais no geral
são bons condutores de eletricidade, pois eles possuem os elétrons livres.
Os materiais condutores têm larga utilização no dia-a-dia. São utilizados, por exemplo, nos
fios condutores de eletricidade e na indústria de eletroeletrônicos, entre muitas outras
utilizações.
Os materiais isolantes fazem o papel contrário dos condutores, eles são materiais nos quais
não há facilidade de movimentação de cargas elétricas. São exemplos de materiais isolantes:
isopor, borracha, vidro, e muitos outros. Esses materiais são assim caracterizados porque os
elétrons da camada de valência estão fortemente ligados ao núcleo, não permitindo dessa
forma que ocorra a fuga dos mesmos. Os materiais isolantes são largamente utilizados, assim
como os materiais condutores. São utilizados, por exemplo, na parte externa dos fios,
encapando-os para melhor conduzir a eletricidade.
Processos de Eletrização
Quando dizemos que um corpo está “carregado”, isso significa que ele tem um desequilíbrio
de cargas, apesar de a carga resultante geralmente representar apenas uma minúscula fração
da carga total positiva ou negativa contida no corpo. Existem, no entanto, três formas de se
eletrizar um objeto.
Eletrização por atrito: como o próprio nome diz, atritando-se, ou melhor, colocando-se dois
corpos constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros em contato muito
próximo, um deles cede elétrons, enquanto o outro recebe. Ao final, os dois corpos estarão
eletrizados e com cargas elétricas opostas.
Eletrização por contato: dizemos que a eletrização por contato é um processo no qual um
corpo eletrizado é colocado em contato com um corpo neutro. De preferência, devem ser
usados dois corpos condutores de eletricidade.
Eletrização por indução: dizemos que a indução eletrostática é o fenômeno de separação das
cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Portanto, esse tipo de eletrização
pode ocorrer apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corpo neutro, sem que
entre eles aconteça qualquer tipo de contato.
Procedimento Experimental
Para efetuar esse experimento, precisaremos à nossa disposição de um Kit Eletrostática
(figura 1).
Através do Kit Eletrostática, montaremos o sistema que necessitamos para a primeira parte do
experimento, no caso, a balança eletrostática (figura 2).
Depois de montar o sistema, pegaremos um bastão de polipropileno (bastão cinza), iremos
atritar uma das extremidades com um papel e posteriormente suspenderemos esse bastão no
suporte com um fio.
Figura 1. Kit Eletrostática
Faremos o mesmo processo de atrito com o outro bastão de polipropileno. Com esse bastão
iremos fazer a aproximação das extremidades atritadas, ou seja, pegaremos o bastão que
atritamos por último e levaremos sua extremidade atritada até a extremidade atritada do
bastão suspenso. Uma vez assim realizado, observaremos os acontecimentos, se vai ocorrer a
repulsão ou atração entre as cargas elétricas.
Depois da observação, iremos fazer o mesmo processo usando o bastão de acrílico (bastão
transparente). Atritaremos uma das suas extremidades e levaremos ao encontro da
extremidade carregada do bastão de polipropileno suspenso. Da mesma forma, observemos se
há repulsão ou atração entre as cargas elétricas.
Nessa segunda parte do experimento, montaremos um modelo de um eletroscópio (figura 3),
também para verificar a repulsão ou atração entre as cargas elétricas dos materiais envolvidos
quando atritados.
Para montarmos o sistema necessitaremos de um suporte emborrachado, um bastão de
polipropileno, uma haste metálica e um pedaço de alumínio, encontrados também no Kit
Eletrostática.
Colocaremos a haste metálica no orifício do suporte. Posteriormente, na extremidade da haste
colocaremos uma fita de papel alumínio que terá a função de uma tira condutora. Depois do
sistema pronto, pegaremos o bastão de polipropileno e atritaremos uma de suas extremidades
com o auxílio de um papel. Feito isso, aproximaremos o bastão atritado até a haste metálica
passando pela fita condutora e observando o que ocorre. Faremos o mesmo processo com o
Figura 2. Balança Eletrostática
bastão de acrílico: atritaremos uma de suas extremidades e em seguida aproximaremos da
haste metálica passando pela fita condutora e observando o que ocorre.
Resultados e Discussões
Referente à primeira parte do experimento, observamos que quando atritamos o bastão de
polipropileno, este fica carregado, e ao aproximarmos outro bastão do mesmo material,
também eletrizado, ocorre uma repulsão, uma vez que como vimos em sala, cargas iguais
(positivas ou negativas) se repelem.
Quando atritamos o bastão de acrílico com o pedaço de papel e o aproximamos do bastão de
polipropileno que estava suspenso ocorre o processo inverso, ou seja, há uma atração dos
bastões, isso porque as cargas destes objetos são contrárias (o bastão de polipropileno fica
negativamente carregado quando atritado com papel enquanto que o de acrílico carrega-se
positivamente).
Referente à segunda parte do experimento, observamos que ao atritar o bastão de
polipropileno e o aproximar do bastão metálico, há uma eletrização na qual em decorrência do
metal ser um bom condutor, o bastão metálico fica com a mesma carga. Essa carga se espalha
por todo o metal atingindo, assim, a tira de alumínio, que fica carregada, causando a repulsão
entre ela e o bastão metálico.
Realizando o mesmo procedimento com o bastão de acrílico, observamos o mesmo processo,
mas com intensidade um pouco menor.
Figura 3. Modelo de um Eletroscópio
Conclusão
Com este experimento podemos perceber a existência das cargas elétricas em materiais
diversos e o seu comportamento de repulsão ou atração. Com a observação, notamos que
materiais com mesmo sinal de carga, ou seja, cargas iguais, positivas ou negativas, vão se
repelir, se afastar. Materiais com cargas diferentes, vão se aproximar. Tudo depende da carga
elétrica que cada material possui.
Referências
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfk00AD/relatorio-eletrizacao
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAelmUAH/relatorio-eletrostatica
http://pt-br.quimica.wikia.com/wiki/Pr%C3%A1tica_1:_Eletrost%C3%A1tica
http://www.lsanz.prof.ufu.br/labeq/prac1.pdf
http://www.mundoeducacao.com/fisica/condutores-isolantes.htm
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/eletrizacao2.php
http://www.brasilescola.com/fisica/processo-eletrizacao.htm