UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
REBECA LÍSIA BENTO GERMANO
ELETROSTÁTICA
Experimento 01
Maceió – AL
2020/2
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Relatório sobre os fenômenos da eletrostática da disciplina de física 3.
Tipologia: Trabalhos
2020
1 / 15
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
REBECA LÍSIA BENTO GERMANO
ELETROSTÁTICA
Experimento 01 Maceió – AL 2020/ 2
REBECA LÍSIA BENTO GERMANO
ELETROSTÁTICA
Experimento 01 Relatório apresentado ao Instituto de Física da Universidade Federal de Alagoas, como requisito de avaliação da matéria de Laboratório de Física 2, ministrada pelo Prof.º Carlos Jacinto . Maceió – AL 2020/ 2
- INTRODUÇÃO
- ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
- 1.1 Objetivo
- 1.2 Material
- 1.3 Procedimentos
- 1.4 Resultados e conclusões
- BALANÇA ELETROSTÁTICA
- 2.1 Objetivo
- 2.2 Material
- 2.3 Procedimentos
- 2.4 Resultados e conclusões
- LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO
- 3.1 Objetivo
- 3.2 Materiais
- 3.3 Procedimentos
- 3.4 Resultado e conclusões
- ROMPIMENTO DA RIGIDEZ DIELÉTRICA DO AR
- 4.1 Objetivo
- 4.2 Material
- 4.3 Procedimentos
- 4.4 Resultados e conclusões
- VENTO ELÉTRICO
- 5.1 Objetivo
- 5.2 Material
- 5.3 Procedimentos
- 5.4 Resultados e conclusões
- ROMPIMENTO DA RIGIDEZ EM PLACAS PARALELAS
- 6.1 Objetivo
- 6.2 Material
- 6.3 Procedimentos
- 6.4 Resultados e conclusões
- COPO DE FARADAY
- 7.1 Objetivo
- 7.2 Material
- 7.3 Procedimentos
- 7.4 Resultados e conclusões
- GERADOR DE VAN DER GRAAFF
- 8.1 Objetivo
- 8.2 Material
- 8.3 Procedimentos
- 8.4 Resultados e conclusões
- CONCLUSÃO
- REFERÊNCIAS
INTRODUÇÃO
A eletrostática é o ramo da física que estuda os comportamentos das cargas elétricas, seus fenômenos e das interações atrativas e repulsivas entre tais cargas. Toda matéria é composta por átomos, e os mesmos são constituídos pelas partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons. A carga elétrica é uma propriedade das partículas elementares que compõem o átomo, sendo que a carga do próton é positiva e a do elétron, negativa. Todos os corpos são formados por cargas elétricas e quando os corpos estão eletricamente neutros eles possuem a mesma quantidade de prótons e elétrons. Porém, um corpo pode ser eletrizado positivamente, se possuir mais prótons que elétrons, e negativamente, se possuir mais elétrons que prótons. Isso ocorre devido aos processos de eletrização, que fazem com que os elétrons se transfiram de um corpo para o outro. A eletroestática estuda alguns princípios que são fundamentais. O princípio da atração e repulsão se caracteriza pelas cargas de mesmo sinal que repelem e cargas de sinais opostos que atraem. Além do princípio da conservação de energia, que estabelece que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante, desde que não ocorratransformação de energia elétrica para outras formas de energia. O campo elétrico é ums grandeza vetorial, que possui sentido, direção e módulo, utilizado para medir o módulo da força elétrica exercida entre cargas elétricas, que podem ser de atração ou repulsão. Desta forma, mede a influência que uma carga produz ao redor de uma carga geradora de campo elétrico. Entretanto, para ser possível a observação o fenômeno do campo elétrico, é necessária a utilização de fontes de alta tensão, como o gerador de Van der Graaff, que geram uma concentração de cargas. Desta forma, sendo capaz de produzir um campo elétrico intenso o suficiente para que os estudos dos fenômenos elétricos possam ser realizados.
2.2 Material 1 Balança 2 Bastões de polipropileno 1 Bastão de acrílico 1 Grampo para bastões redondos Folhas de papel secas 2.3 Procedimentos
- Um dos bastões de polipropileno foi suspenso pelo ponto médio no grampo colocado no eletroscópio.
- O segundo bastão de polipropileno foi aproximado das extremidades do bastão suspenso.
- Logo em seguida, o bastão foi segurado por uma das extremidades e seu outro extremo foi atritado com o papel, de forma a deixá-lo eletrizado. Então o bastão foi aproximado para cada uma das extremidades do bastão suspenso na balança.
- O mesmo processo foi repetido com o bastão acrílico. 2.4 Resultados e conclusões Com o experimento pôde ser observado que quando o bastão de prolipropileno foi aproximado do bastão suspenso, não houve reação. Contudo, quando o bastão de prolipropileno foi atritado com a folha de papel, ele e o bastão suspenso se atraíram. Isso é explicado pois inicialmente ambos os bastões estavam no eletricamente neutros. Porém, o papel cedeu elétrons para o bastão quando foi atritado com ele. Desta forma, o bastão ficou carregado negativamente. Assim, quando aproximado do bastão suspenso, os dois bastões se atraíram. Este fenômeno pode ser explicado dado que cargas opostas se atraem. O mesmo cocrreu com o experimento com os bastões de acrílico. 3. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO 3.1 Objetivo Observar as diferentes naturezas de interação entre cargas a as causas e efeitos das descargas elétricas.
3.2 Materiais 1 Gerador eletrostático 2 Esferas condutoras com suporte isolante 2 Fios para ligações Fiapos de algodão 3.3 Procedimentos
- Ligou-se um polo da fonte a uma esfera condutora isolada.
- Foi utilizado um fiapo de algodão para observar o comportamento do campo elétrico ao redor da esfera.
- O procedimento foi repetido para duas esferas isoladas próximas. 3.4 Resultado e conclusões Na primeira etapa, o fiapo de algodão foi atraído ao ser aproximado da esfera condutora (monopolo). No segundo procedimento, as duas esferas condutoras (dipolos) possuíam cargaselétricas diferentes do fiapo de algodão. Desta forma, o fiapo foi atraído por ambas. O fenômeno da primeira etapa do experimento aconteceu pois o fiapo de algodão e a esfera condutora estavam carregados com cargas elétricas opostas. Enquanto na segunda etapa do experimento, ao ligar as duas esferas condutoras à dois polos com cargas opostas, houve a formação de um campo elétrico. Desta forma, houve o estabelecimento de linhas de campo magnético. Assim, ao colocar o fiapo de algodão entre as duas esferas, ele foi submetido ao campo elétrico e se ligou às duas esferas devido às linhas de campo elétrico. Desta maneira, pôde ser observada a interação entre monopolos, dipolos e os efeitos dos seus campos elétricos. 4. ROMPIMENTO DA RIGIDEZ DIELÉTRICA DO AR 4.1 Objetivo Observar as diferentes naturezas de interação entre cargas as causas e efeitos das descargas elétricas. 4.2 Material 1 Gerador Eletrostático
1 Caneco condutor e tela metálica 2 Condutores pontiagudos 1 Vela 5.3 Procedimentos
- Duas esferas condutoras foram ligadas a fonte e aproximadas pelas pontas metálicas.
- Uma vela foi acesa para que pudesse ser observada a ação de sua chama nas extremidades metálicas. 5.4 Resultados e conclusões Com o experimento pôde ser observado que a chama da vela não manteve o seu formato quando foi aproximada do campo elétrico produzido pela aproximação das duas esferas condutoras. Isto pode ser explicado uma vez que o condutor pontiagudo carregado negativamente repeliu os elétrons da molécula, de forma a induzi-la a se tornar positiva. Assim, ocorreu um acúmulo de cargas positivas que ionizou o ar ao redor. Por conseguinte, os íons negativos foram atraídos pela carga positiva do ar. Enquanto os íons positivos serão foram. Deste modo, as partículas do ar começam a se mover devido à repulsão de cargas elétricas iguais, consequentemente, a ocasionar o vento elétrico. 6. ROMPIMENTO DA RIGIDEZ EM PLACAS PARALELAS 6.1 Objetivo Observar as diferentes naturezas de interação entre cargas a as causas e efeitos das descargas elétricas. 6.2 Material 1 Gerador Eletrostático 2 Placas condutoras 2 Fios para ligações
6.3 Procedimentos
As duas placas foram ligadas a uma base de fonte.
Uma das placas foi manualmente aproximada da segunda, em movimento de rotação até ficarem bem próximas. 6.4 Resultados e conclusões Os resultados foram semelhantes ao obtidos no experimento 4 (Rompimento da rigidez dielétrica do ar). Assim, quando as duas placas carregadas em polos opostos foram ligadas e aproximadas, houve a formação de uma descarga elétrica. Este fenômeno ocorreu devido à ação das cargas de sinais opostos nas duas placas, ocasionando a formação de um campo elétrico. Com a aproximação das duas placas houve o aumento do valor do campo elétrico e a ruptura da rigidez dielétrica do ar, limite que é atingido quando o campo elétrico excede o valor de 3*10^6 V/m. Assim, de forma a ocasionar a ruptura da rigidez dielétrica do ar. 7. COPO DE FARADAY 7.1 Objetivo Estudar a distribuição das cargas elétricas num corpo condutor. 7.2 Material 1 Gerador Eletrostático 1 Copo de Faraday (material condutor) Fita adesiva Fiapos de algodão 7.3 Procedimentos
Um fiapo de algodão foi colocado dentro do Copo de Faraday pendurado aum pedaço de fita adesiva preso na borda do Copo.
Outro fiapo foi aproximado ao redor de todo o Copo, enquanto este estavaligado à fonte. 7.4 Resultados e conclusões
- Uma pessoa com os cabelos longos colocou as mãos sobre o terminal de saída do gerador.
- Observou-se o que ocorria na interação entre os corpos. 8.4 Resultados e conclusões Ao encostar as mãos na parte superior do gerador, alguns fios de cabelo da mulher se eriçaram. Isto aconteceu devido ao motor que movimentou a correia isolante, passando por duas polias. A partir das pontas metálicas a correia recebeu a carga elétrica de um gerador dealta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, que por sua vez se acumulam em sua superfície. Assim, as cargas acumuladas na superfície da esfera condutora entram em contato com a carga existente no cabelo, fazendo com que estes fiquem eriçados.
CONCLUSÃO
Este experimento propiciou práticas alternativas de diversos efeitos eletrostáticos e demonstrou teorias importantes tanto para a ciência quanto para a sociedade. Visto que diversos fenômenos eletrostáticos puderam ser constatados ao longo da prática laboratorial, tais como o campo vetorial e as cargas elétricas. Bem como, os efeitos dielétricos, como a rigidez elétrica, que pôde ser demonstrada como um meio isolante pode se tornar condutor através do aumento do módulo do campo elétrico. Além de explicitar os processos de eletrização com o experimento do atrito entre o canudo e a parede e a necessidade do salto dos elétrons para o equilíbrio no gerador de Van der Graaff para a obtenção das descargas elétricas. Outrossim, com o experimento foi possível evidenciar o princípio da atração e repulsão, o qual gerou grande parte dos objetos estudados nesta prática. Além da observação da ação dos campos elétricos sobre cargas elétricas. Bem como o estudo da blindagem eletrostática evidenciada no copo de Faraday. Desta forma, esta prática possibilitou uma melhor aplicação e compreensão dos princípios da eletrostática com o fito de por em prática as teorias adquiridas na disciplina de física.