Eletrização por Atrito e Indução: Experimento Prático de Eletrostática, Exercícios de Engenharia Elétrica

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FÍSICA ELETRICIDADE

CENTRO UNIVERSITARIO – UNINTER JOSE IGOR GUEDES COSTA RU: 4393856 ATIVIDADE PRÁTICA ELETROSTÁTICA - ELETRIZAÇÃO RIO CLARO - SP

RESUMO:

A atividade pratica tem como objetivo mostra através de um experimento utilizando matérias simples como, papel alumínio, papel toalha e canudos o funcionamento e o processo de eletrização através de atrito e da indução do corpo neutro. A eletrização através atrito e um processo simples de geração de cargas eletrostática, ela ocorre quando os dois corpos de matérias diferentes, como o canudo de plástico e o papel toalha se atritam e isso faz com o que o corpo eletrizado induza um corpo neutro. A indução eletrostática e o processo em que um corpo já eletrizado eletriza um corpo neutro sem que haja o contato físico entre eles, quando aproximamos o indutor do induzido permitimos que a carga do indutor atraia ou repila as cargas negativas de um corpo neutro, isso ocorre devido a lei da atração e repulsão entre cargas elétricas que diz que dois corpos eletricamente carregados podem exercer atração ou repulsão entre eles isso dependendo do seu sinal de carga. Corpos com cargas elétricas de sinais iguais repelem-se, e corpos cujas cargas elétricas possuem sinais contrários atraem-se PALAVRA CHAVES: indução eletrostática, eletrização através atrito, corpo neutro, atração e repulsão.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Eletrização atreves do atrito (efeito triboelétrico) Mesmo sendo um corpo isolante, quando dois corpos sofrem atrito, seus átomos mais externos entram em contato e podem trocar de carga elétrica. Este efeito é chamado de "efeito triboelétrico". Por exemplo, os experimentos mostraram que o canudo ao atritar com papel toalha sempre ganha carga positiva, e o papel toalha sempre ganha carga negativa. A série triboelétrica ilustrada a seguir foi construída dessa maneira. Os primeiros corpos da lista recebem carga positiva e o último recebe carga negativa quando dois corpos sofrem atrito. TABELA 1 – SERIE TRIBOELÉTRICA. https://static.todamateria.com.br/upload/ta/be/tabelatriboeletrica.jpg

Eletrização através da indução. A única maneira de ocorrer eletrização sem que o corpo precise entrar em contato com outro corpo, é esse. Um compartilhamento de cargas ocorre quando uma carga é colocada próxima de um condutor sem tocá-lo. Exemplo, se o bastão está carregado com carga positiva, o ponto que mais se aproxima dos condutores ficará com carga negativa e a ponto que está mais distante ficará com carga positiva. Isso nos mostra que o condutor como um todo permanecerá neutro, conforme mostrado na imagem 1. Imagem 1 - Bastão carregado induzindo uma distribuição de cargas sobre um condutor Como demonstrado na imagem 2, quando o condutor esférico da imagem 1 é conectado a outro condutor, o primeiro condutor (condutor A) recebe elétrons, que migram das cargas negativas do segundo condutor (condutor B) para o primeiro. Os condutores voltam a ficar neutros quando a ligação é removida. No entanto, se a ligação entre eles for interrompida antes disso, as cargas não podem mais se transferir de um para o outro: o primeiro condutor fica com uma carga negativa constante, enquanto o segundo fica com uma carga positiva constante. A imagem 2 ilustra esse processo. imagem 2 – Processo para eletrizar um condutor por indução

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Este experimento demonstra o fenômeno da eletrização através do atrito, um princípio fundamental da eletrostática. Através da interação entre materiais simples, observaremos o surgimento de cargas elétricas e as forças eletrostáticas associadas como a atração e repulsão. Abaixo temos a lista de matérias a ser utilizado e como deve ser feita a montagem e o manuseio do experimento, seguindo a diretrizes a pessoa que está lendo poderá no fim do experimento obter resultados de como se comporta o processo de eletrização, repulsão e atração. Materiais: Canudo de plástico Papel toalha Bolinha de alumínio Fita isolante ou linha de costura (opcional) Suporte isolante (opcional) Procedimento: Preparação: Pegue uma folha de papel toalha no seu tamanho original. Dobre a bolinha de alumínio ao meio para aumentar sua área de superfície. A fim de facilitar o manuseio, a bolinha pode ser presa à extremidade de uma fita isolante ou pode ser usado uma linha de costura. Para conseguir os melhores resultados no experimento, considere utilizar um suporte isolante (como madeira ou papelão) para apoiar a haste. Exemplo de como deve ser montado o experimento. https://vivaldiagem.blogspot.com/2013/04/pendulo-de-coulomb.html

Eletrização do Canudo: Esfregue de forma excessiva o canudo com o papel toalha por cerca de alguns segundos. É crucial esfregar toda a extensão do canudo para garantir uma eletrização por toda a sua extensão. Exemplo de como deve ser feito. https://prope.unesp.br/cic/admin/ver_resumo.php?area=100076&subarea=22721&congresso= 35&CPF= Observação da Interação: Segure o canudo eletrizado em uma mão, evitando o contato com a outra mão. Aproxime o canudo da bolinha de alumínio sem tocá-la. Veja atentamente o comportamento da bolinha. Exemplo de como deve ser feito. file:///C:/Users/Igued/Downloads/EXPLORANDO%20FEN%C3%94MENOS%20DA%20ELET RICIDADE%20(3).pdf

Repulsão entre corpos com cargas elétricas iguais: Os canudos com cargas neutras foram atraídos porque o terceiro canudo carregado provocou uma indução eletrostática, isto fez com que as cargas se separassem nos canudos neutros. Os dois canudos se repeliram porque, após o atrito com papel toalha ambos adquiriram a mesma carga, resultando em repulsão. Ao aproximar o dedo do canudo carregado há atração entre os corpos. Os dois canudos carregados se repelem, pois, a carga que está em seu corpo é de mesmo sinal do terceiro canudo. O atrito provoca acúmulo de cargas elétricas porque os elétrons são transferidos entre os corpos o processo de eletrização são fenômenos que propiciam a passagem de elétrons entre diferentes corpos através da energia liberada pelo atrito entre eles ou pela diferença na quantidade e cargas elétricas. Por meio da eletrização, a carga elétrica é transferida entre os corpos, que podem receber ou doar elétrons. A intensidade da força de repulsão pode depender da forca e intensidade aplicado durante o atrito, mas também da capacidade dos materiais que estão sendo utilizados de reter carga em seu corpo Atritando canudos com uma flanela e aproximando-os a atração pode ocorrer porque a flanela pode transferir cargas oposta ao canudo.

CONCLUSÃO

A conclusão desse experimento é que a eletrização através do atrito faz com que um corpo transfira carga para outro corpo através do atrito, faz com que inicialmente haja atração devido à indução eletrostática e repulsão quando os corpos ficam com cargas iguais. Esse fenômeno nos mostra a tendência dos corpos em alcançar a equivalência elétrica, neutralizando suas cargas ao longo do tempo. Além disso, observa-se que materiais condutores, como o ferro, não apresentam o mesmo comportamento de atração de cargas devido à facilidade de condução de carga, os resultados deste experimento destacam a importância da compreensão dos princípios da eletrostática na explicação de fenômenos cotidianos, como o choque elétrico ao tocar em objetos ou pessoas com cargas diferentes.