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Processo de Eletrização, Trabalhos de Física Experimental

Eletrização: 1) Por Atrito 2) Por contato 3) Por indução

Tipologia: Trabalhos

2023

Compartilhado em 23/08/2023

poliana-barros-13
poliana-barros-13 🇧🇷

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SALINÓPOLIS
LABORATÓRIO DE FÍSICA BÁSICA III
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
1. OBJETIVO
Conhecer e distinguir os processos de eletrização.
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
A eletricidade é um fenômeno conhecido provavelmente desde o início da civilização. Os primeiros
registros apontam para a Grécia Antiga, onde Tales de Mileto descreveu a propriedade de atração de
pequenos objetos do âmbar quando atritado por outro material. A palavra eletricidade foi cunhada por
William Gilbert, em 1600, e deriva do termo grego para âmbar, “elektron”.
Carga elétrica
Em 1733, ao observar que dois objetos, após serem atritados, podiam atrair ou repelir, o físico francês
Charles François Du Fay propôs que a eletricidade existia em dois tipos, e ao friccionar dois corpos, como
por exemplo vidro e papel, há troca desses tipos de eletricidade entre si. Corpos com o mesmo tipo de
eletricidade se repelem, e corpos com tipos diferentes se atraem.
Na segunda metade do século XVIII, Benjamin Franklin, físico americano, tratou a eletricidade como
um fluido único, presente em toda a matéria, que deveria conter uma quantidade precisa deste; se o
houvesse em excesso, a matéria estaria positivamente carregada, e se o houvesse em falta, a matéria
estaria negativamente carregada. Atualmente fluido elétrico corresponde ao conceito de carga elétrica,
onde cargas positivas são os prótons e as negativas são os elétrons. De acordo com Franklin, quando dois
corpos são atritados, o fluido elétrico pode passar de um corpo para o outro, deixando um com excesso e
outro com falta, mas não era nunca criado nem destruído. Hoje essa hipótese se converteu na lei da
conservação da carga elétrica.
Na virada do século XIX, descobriu-se que a carga elétrica é quantizada, o que significa que a carga
de um objeto é um múltiplo de uma carga elementar, esta foi medida por Robert Millikan (1868 - 1953)
em seu experimento com gotas de óleo. O valor da carga elétrica fundamental no SI é dada por:
e = 1,6 x 1019 C
sendo que cada próton tem uma carga +e, e cada elétron possui carga -e.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SALINÓPOLIS LABORATÓRIO DE FÍSICA BÁSICA III

PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO

1. OBJETIVO

Conhecer e distinguir os processos de eletrização.

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS A eletricidade é um fenômeno conhecido provavelmente desde o início da civilização. Os primeiros registros apontam para a Grécia Antiga, onde Tales de Mileto descreveu a propriedade de atração de pequenos objetos do âmbar quando atritado por outro material. A palavra eletricidade foi cunhada por William Gilbert, em 1600, e deriva do termo grego para âmbar, “elektron”. Carga elétrica Em 1733, ao observar que dois objetos, após serem atritados, podiam atrair ou repelir, o físico francês Charles François Du Fay propôs que a eletricidade existia em dois tipos, e ao friccionar dois corpos, como por exemplo vidro e papel, há troca desses tipos de eletricidade entre si. Corpos com o mesmo tipo de eletricidade se repelem, e corpos com tipos diferentes se atraem. Na segunda metade do século XVIII, Benjamin Franklin, físico americano, tratou a eletricidade como um fluido único, presente em toda a matéria, que deveria conter uma quantidade precisa deste; se o houvesse em excesso, a matéria estaria positivamente carregada, e se o houvesse em falta, a matéria estaria negativamente carregada. Atualmente fluido elétrico corresponde ao conceito de carga elétrica, onde cargas positivas são os prótons e as negativas são os elétrons. De acordo com Franklin, quando dois corpos são atritados, o fluido elétrico pode passar de um corpo para o outro, deixando um com excesso e outro com falta, mas não era nunca criado nem destruído. Hoje essa hipótese se converteu na lei da conservação da carga elétrica. Na virada do século XIX, descobriu-se que a carga elétrica é quantizada, o que significa que a carga de um objeto é um múltiplo de uma carga elementar, esta foi medida por Robert Millikan ( 1868 - 1953 ) em seu experimento com gotas de óleo. O valor da carga elétrica fundamental no SI é dada por: e = 1,6 x 10 −^19 C sendo que cada próton tem uma carga + e , e cada elétron possui carga - e.

Eletrização Eletrizar um corpo implica dotá-lo de carga, seja está positiva ou negativa. A eletrização é feita de três formas: atrito, contato ou indução. a) Por atrito Quando dois corpos são atritados, há troca de carga elétrica e eles ficam eletrizados. Este fenômeno é conhecido por efeito triboelétrico. Materiais Pele humana Couro Vidro Cabelo humano Acrílico Lã Papel Madeira Âmbar Borracha Prata Ouro Poliéster Plástico Teflon Tabela 1. Série Triboelétrica Através de experimentos, foi possível verificar que alguns materiais ficam com carga positiva e outros ganham uma carga negativa. A Tabela 1 mostra uma série de materiais por ordem de eletrização: quando dois corpos dessa lista são atritados, o que aparece primeiro ganhará carga positiva, enquanto o último ganhará carga negativa. b) Por contato Quando um corpo carregado é posto em contato com outro condutor neutro, dá-se uma transferência de carga, ficando os dois eletrizados. Este tipo de eletrização acontece quando, por exemplo, tomamos um choque de um objeto carregado (a famosa eletricidade estática).

  1. Friccionar o extremo de um canudinho plástico com papel toalha.
  2. Aproximar o canudinho plástico dos pedacinhos de papel alumínio e descrever o que acontece.
  3. Ao atritar o canudinho plástico com o papel toalha, os corpos atritados trocam cargas elétricas entre si? Explicar sucintamente esse fenômeno.
  4. Quando dois corpos de naturezas diferentes são atritados, eles se eletrizam com cargas elétricas de sinais iguais ou opostos?
  5. Consultar a tabela com a série tribo elétrica e identificar como fica a eletrização dos dois corpos. PARTE 2 Procedimentos e Análise
  6. Montar o pêndulo eletrostático conforme figura 4. Figura 4 – Pêndulo eletrostático
  7. Retirar um fio do retalho de nylon e amarrá-lo na extremidade da haste tipo “J”.
  8. Na extremidade livre do fio de nylon colocar um círculo de papel de alumínio com diâmetro aproximado de 10mm. Utilizar uma moeda de dez centavos para facilitar o corte do círculo. No recorte, deixar uma pequena “orelha”, para fixar no fio de nylon.
  9. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproxime do pêndulo de alumínio. O que ocorreu?
  10. Esboçar um desenho mostrando a distribuição das cargas elétricas no pêndulo de alumínio quando o canudinho de plástico permanece próximo a ele sem tocá-lo. Justificar porque o pêndulo, mesmo sem estar eletrizado é atraído pelo canudinho.
  11. Tocar o canudinho (eletrizado negativamente) no pêndulo de alumínio e observar o que ocorre.
  12. Explicar por que, imediatamente após o contato, o pêndulo de alumínio é repelido pelo canudo de plástico
  13. Qual o sinal da carga adquirida pelo pêndulo? Houve troca de cargas negativas ou positivas entre os dois corpos?
  1. Manter o pêndulo de alumínio eletrizado negativamente. Friccionar com energia o extremo do bastão de acrílico no papel e aproximar (sem tocar) do pêndulo de alumínio. O que ocorre? Obs: Sempre que for feita a eletrização por atrito de um material com o papel toalha não usar o mesmo papel para a eletrização de outro material diferente, pois a carga remanescente no papel pode mascarar a eletrização esperada.
  2. Consultar a série triboelétrica e explicar por que o canudinho de plástico repele o pêndulo de alumínio e o bastão de acrílico o atrai.
  3. Montar dois pêndulos eletrostáticos na haste do eletroscópio como na figura 5. Figura. 5 – Pêndulo eletrostático duplo
  4. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproximar dos pêndulos de alumínio, sem tocá-los. Procurar fazer a aproximação ligeiramente abaixo das plaquinhas de alumínio.
  5. Observar que apesar de permanecerem eletricamente neutros os dois pêndulos se repelem. Justificar o que foi observado.
  6. Aproximar o canudo de plástico eletrizado dos pêndulos de alumínio até que se estabeleça o contato. Observar e explicar o que acontece. PARTE 3 Procedimentos e Análise
  7. Cortar 3 cm na extremidade de um canudo plástico, descarregá-lo completamente e colocá-lo no suporte suspenso por um fio no braço do suporte do eletroscópio, de modo que o canudo plástico possa girar livremente na horizontal conforme a figura 6: Figura 6 – Verificando o sinal da carga de um corpo eletricamente carregado
  1. Friccionar um canudinho de plástico com papel toalha para carregá-lo negativamente (consultar a série tribo elétrica).
  2. Aproximar o canudinho carregado da placa circular ou da haste horizontal superior do eletroscópio. Descrever e explicar o comportamento do ponteiro.
  3. É possível descobrir a carga de um corpo eletricamente carregado através do uso do eletroscópio? PARTE 2 Procedimentos e Análise
  4. Descarregar o eletroscópio fazendo aterramento com a mão.
  5. Carregar por fricção o canudinho plástico.
  6. Tocar o eletroscópio com o canudinho eletricamente carregado conforme mostra a figura 8. Figura 8 – Carregando o eletroscópio por contato.
  7. Para um efeito mais eficiente é conveniente deslizar suavemente o canudinho na haste horizontal superior do eletroscópio.
  8. Descrever e explicar o que é observado no procedimento.
  9. Qual o sinal das cargas remanescentes no eletroscópio? REFERÊNCIAS AZEVEDO, E.R.; NUNES, L.A.O., Roteiros do Laboratório de Física III. Instituto de Física de São Paulo. Disponível em: <http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010- 2%20FFI0106%20LabFisicaIII/TeachingMainFFI0106.htm> acessado em 14 de janeiro de 2019. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Física. 5º ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, vol 3.

HEWITT, Paul. G. Física conceitual. 11º ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.