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Relatório Física 3: Eletrostática
Tipologia: Notas de estudo
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Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Pato Branco
Laboratório de Física III
Professor: Emir Baude
Acadêmicos: Cristiano Alexandre G. Dal Posso Igor Gustavo Hoelscher Luis Felipe Benedito Vagner Martinello
Pato Branco – PR 23/08/
Todos os objetos, inclusive nossos corpos, possuem cargas armazenadas. Muitas vezes essas cargas passam despercebidas, pois não sentimos e nem as vemos. Isso se deve ao fato de possuírem quantidades iguais dos dois tipos de cargas elétricas, positiva e negativa. Contudo, o objetivo do experimento é, a partir da Lei de Du Fay, analisar o comportamento dessas cargas quando alterada suas quantidades.
Toda matéria, por menor que seja, é composta por partículas denominadas átomos. Cada átomo é formado por três partículas elementares: prótons, neutros e elétrons. Na parte central do átomo ficam os prótons e os nêutrons, os elétrons circundam esse núcleo formando uma região denominada eletrosfera.^1 A carga elétrica é uma propriedade fundamental e característica das partículas elementares constituintes do átomo.^2 A estrutura dos átomos pode ser descrita com base em três partículas elementares: o elétron, que possui carga elétrica negativa, o próton de carga elétrica positiva e o nêutron que não possui carga elétrica. (SEARS, 2009, p.3)
Nos matérias, muitas vezes não vemos manifestações dessas cargas elétricas, pois estes corpos encontram-se neutralizados, ou seja, possuem quantidades iguais de cargas elétricas positivas e negativas.^3 Cada objeto, em nosso visível e tangível mundo, contém uma enorme quantidade de carga: entretanto, geralmente tal fato não se revela porque o objeto contém quantidades iguais de duas espécies de carga: carga positiva e carga negativa. Com tal igualdade – ou equilíbrio – de cargas dizemos que o objeto está eletricamente neutro; isto é, ele não contém nenhuma carga liquida para interagir com outro objeto. (HALLIDAY, 1996, p.2)
Pode-se, através de três técnicas básicas, afetarmos o equilíbrio entre as cargas elétricas existentes num determinado material, deixando-os positivamente ou negativamente carregados, tais técnicas são conhecidas como processo de eletrização, por contato, atrito ou indução.^4 A eletrização por atrito consiste em friccionar dois objetos formados por substâncias diferentes e inicialmente neutros, ao final do processo, cada corpo ficará carregado eletricamente com cargas opostas, ou seja, um corpo cede elétrons enquanto o outro os recebe. Podemos classificar os matérias quanto a tendência de se tornar negativamente ou positivamente eletrizados, observe a série triboelétrica abaixo: 5
Mudando o equilíbrio existente inicialmente, o corpo se comporta de maneira diferente próximo a outro corpo podendo atrair ou repelir conforme a Lei de Du Fay propõe.^6 No século XVIII, o francês Charles François Dufay detectou a existência de dois tipos de cargas elétricas, as quais denominou de “vítrea” e “resinosa”, pois notara que um bastão de vidro atritado com seda adquiria carga elétrica diferente da carga elétrica adquirida por um bastão de resina atritado com lã. Dufay, nas suas experiências, concluiu que: “cargas elétricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nomes contrários se atraem”. (COC, (...), p.9)
Contudo, existem materiais que não conduzem carga elétrica ou que dificultam o trânsito de elétrons de um corpo até outro, estes são denominados isolantes ou não-condutores.^7 Podemos classificar os materiais de acordo com a facilidade com a qual as cargas elétricas se movem em seu interior. Os condutores são materiais nos quais as cargas elétricas se movem com facilidade, como os metais, o corpo humano e a água da torneira. Os não-condutores, também conhecidos como isolantes, são materiais nos quais as cargas não podem se mover, como os plásticos, a borracha, o vidro e a água destilada. (HALLIDAY, 2009, p.3)
3.1. Material Utilizado
3.2. Descrição do Experimento
Experimento 1:
Friccionamos uma das pontas de um bastão de PVC num tecido de nylon para que acontecesse a eletrização do bastão, após isso, sem que deixássemos encostar aproximamos o bastão do pêndulo com bolinha de isopor e depois do pêndulo com bolinha metálica.
Experimento 2:
Aproximamos bastão de PVC eletrizado, de forma que houvesse o contato, com o pêndulo com bolinha de isopor e depois com o pêndulo com bolinha metálica.
Experimento 3:
Através de fricção, eletrizamos uma das pontas do bastão de PVC com suporte, logo em seguida friccionamos o outro bastão de PVC e os aproximamos observando qual a diferença provocada pela aproximação na ponta eletrizada do bastão com suporte e na ponta não eletrizada do mesmo.
Experimento 4:
Sem que encostasse, aproximamos um bastão de PVC, eletrizado, do eletroscópio e analisamos.
Experimento 5:
Da mesma forma que no experimento 4, aproximamos um bastão de PVC, eletrizado, de um eletroscópio, porém agora tocamos a esfera do eletroscópio com o dedo mantendo o bastão próximo a esfera, ainda com o bastão próximo ao eletroscópio retiramos o dedo e posteriormente o bastão e verificamos a mudança em relação ao experimento 4.
Experimento 6:
Amparados de uma peneira com bolinhas de isopor aproximamos um bastão de PVC eletrizado, repetimos o mesmo experimento usando um bastão de vidro e observamos a diferença.
Ainda em laboratório, observamos as demonstrações com o gerador de Van De Graff feitas pelo professor.
Experimento 1:
Aproximando o bastão de PVC eletricamente carregado das bolinhas formadas por isopor e metal, notamos que acontece uma atração entre a bolinha e o bastão, isso acontece devido a polarização das cargas nas esferas induzidas como propõe o processo de eletrização por indução.
Experimento 2:
Inicialmente, ao aproximarmos o bastão notávamos que o bastão e as bolinhas sofriam uma força de atração, já que as bolinhas estavam inicialmente
Observamos ainda em vários experimentos que quando trabalhamos com cargas elétricas de sinais opostos estas tendem a se atraírem porém, quando estão sendo usados corpos com cargas de mesmo sinal verificamos que estes corpos sofrem uma força de repulsão dificultando o contato entre os dois. A partir disso, pudemos refletir sobre o conceito da lei de Du Fay que diz: “Corpos eletrizados com cargas de mesmo sinal repelem-se. Corpos eletrizados com cargas de sinais contrários atraem-se.”.
[1] http://www.colegioweb.com.br/fisica/eletrostatica-e-carga-eletrica
[2] SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo; YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física 3. 12. ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2008.
[3] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física 3.
[4] http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u39.jhtm
[5] http://www.dfq.feis.unesp.br/docentes/MarceloII/01-Eletrostatica.pdf
[6] EDITORA COC. Eletrostática.
[7] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física 3.
