Baixe Relatório de Física- Eletrostática e outras Provas em PDF para Engenharia de Manutenção, somente na Docsity! INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA DEPARTAMENTO DE FÍSICA MECÂNICA 6832 AMANDA OLIVEIRA BEATRIZ ARIZI CAROLAINE CERQUEIRA CLÁUDIA VERENA EVERSON MACHADO JOÃO VITOR MENEZES RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIÊNCIAS SOBRE ELETROSTÁTICA. SALVADOR AGOSTO, 2015 AMANDA OLIVEIRA BEATRIZ ARIZI CAROLAINE CERQUEIRA CLÁUDIA VERENA EVERSON MACHADO JOÃO VITOR MENEZES EXPERIÊNCIAS SOBRE ELETROSTÁTICA Distribuição das cargas elétricas nos corpos; Principio de funcionamento do eletroscópio de folha; Torniquete elétrico; Descarga elétrica na atmosfera. Relatório experimental desenvolvido durante a disciplina de Física como parte da avaliação referente à primeira unidade da turma 6832 do curso de mecânica. Professor: Angevaldo Maia. Salvador Agosto, 2015 EXPERIÊNCIAS SOBRE ELETROSTÁTICA – ATIVIDADES NO LABORATÓRIO ■ Experiência 01: Distribuição das cargas elétricas nos corpos; 1. Objetivo: Observar o comportamento das cargas elétricas (estáticas) na superfície externa do condutor. 2. Material utilizado: Gerador de Van der Graaff Fita adesiva Tiras de papel laminado (papel alumínio) Duas conexões de fios 3. Procedimento Experimental: Ao se ligar a esfera ela ficou eletrizada e gerou um campo elétrico. Consequentemente, ao encostarmos o papel alumínio na esfera uniforme eletrizada ocorreu o fenômeno da eletrização por contato, por isso foi possível observar que as tiras de alumínio tenderam a movimentar-se na direção radial da esfera no sentido de afastamento, o funcionamento do gerador cria um campo elétrico e este através da condução irá transferir as cargas da esfera para o papel alumínio, o eletrizando e devido as cargas serem de mesmo sinais a tendência é que o papel alumínio se afaste da esfera na direção perpendicular a da esfera devido a simetria das cargas entre a esfera, já que cargas iguais se repelem. Obs: algumas tiras não tiveram a repulsão na direção radial devido ao fato de algumas tiras terem massa provocando o aumento da resistência, mas se a força peso fosse desprezada, as tiras seguiriam na direção radial em sentido perfeito. EXPERIÊNCIA 02: Principio de funcionamento do eletroscópio de folha. 1. Objetivo Descrever o funcionamento do Eletroscópio de Folha. 2. Material utilizado: Gerador de Van der Graaff Haste do eletroscópio de folha Bastão de teste. Tiras de papel alumínio. 3. Procedimento Experimental: Antes de ligar o gerador, fixamos a haste do eletroscópio de folha na esfera (cabeça) do gerador. Ligamos o gerador e observamos o movimento das tiras de papel alumínio. 4. Discussão do experimento: Após o procedimento experimental, observamos que ,quando o gerador foi ligado, as tiras de papel aluminio, na haste do eletroscópio, foi repelida da esfera. As tiras foram submetidas ao campo elétrico da esfera e foram repelidas. Essa repulsão fez com que as tiras de aluminio se abrissem em um ângulo de aproximadamente 180 graus da esfera do gerador. Esse fenômeno ocorreu porque as tiras estavam carregadas com mesma carga. Ambas as tiras de aluminio possuiam a mesma carga elétrica que campo do gerador. Como a força eletrica entre duas cargas iguais é de repulsão, e as duas tiras ficaram eletrizadas com cargas iguais elas foram se afastando da esfera e se separando cada vez mais uma da outra. Pôde-se obsevar também que o processo se iniciou nas pontas das tiras, pois, como as mesmas eram finas, as cargas se concentraram nas pontas e consequentemente começou a se afastar pelas pontas. Quando o gerador é desligado, as tiras voltam a ficar juntas, pois as cargas se redistribuem - descarregam. Atividade extra: Pegamos fiapos de algodão com a mão e os aproximamos da esfera do gerador. 2- A atividade com o cabelo não foi realizada em sala, mas ao chegarmos perto do gerador alguns fios de cabelo subiam. Foi um fenômeno observado durante as experiências. Observação: O experimento teve um resultado esperado porque, devido ao uso do ar condicionado, o ambiente ficou seco, com pouca umidadae do ar, o que facilitou para o experimento. 3- Conclusões do experimento: O experimento do torniquete elétrico facilitou o entendimento sobre as cargas elétricas e o campo elétrico gerado por elas. Tanto a questão da ionização do ar quanto a do campo gerado pelo gerador foram importantes para o entendimento do experimento. A lei da ação e reação explica muito bem o fenômeno que, por causa da ionização do ar, causa repulsão sobre as pontas do torniquete eletrico, fazendo-o girar. O experimento também foi importante para a compressão de como as cargas agem nas pontas de um corpo. EXPERIÊNCIA 04: Descarga elétrica na atmosfera. 1. Objetivo: Descrever as condições necessárias para uma descarga elétrica. Observar a capacidade de condução elétrica do gás. 2. Material utilizado: Gerador de correia Uma conexão de fio Uma esfera de cabo isolante. 3. Procedimento experimental: Fizemos uma conexão de fio entre o bastão de teste e a conexão de fio terra. Ligamos o gerador e aproximamos o bastão de teste para próximo à esfera do gerador. 4. Questões e discussões: 1. Justificação do fenômeno. O aterramento do condutor provocou a descarga elétrica gerada entre as esferas. O evento observado se aproxima do fenômeno do raio. Essa descarga elétrica se deve a transferência de elétrons de um corpo para outro, que no caso foi do condutor e da esfera. Isso ocorre porque, semelhante aos raios, ocorre o fenômeno da neutralização das cargas devido a diferença de potencial, já que um corpo estar mais carregado do que o outro. 2. Justificação do comportamento do gás (ar atmosférico) de isolante para condutor. O ar atmosferico, quando entra em contato com o campo gerado pela esfera carregada, se ioniza. Quando o ar é ionizado, ou seja, quando os elétrons ficam mais livres ele perde sua propriedade de isolante e passa a ser condutor. Lembrando que os eletrons mais livres é uma das caracteristicas de alguns metais que são condutores. O ar se transforma em condutor quando está em um meio em que há grande diferença de potencial (ddp), nesse caso provocada pela esfera do gerador. O ar atmosférico é dito dielétrico, ou seja, sem cargas livres na estrutura interna. Quando o ar atmosférico é exposto na diferença de potencial gerada pelo esfera e pelo condutor, atua uma força elétrica sobre os eletróns do ar que os separam dos seus átomos, os deixando livres. Com elétrons livres se tem um ar ionizado, com ions positivos ou negativos. Esses ions do ar o transforma de isolante para o condutor, o que facilita o surgimento de uma corrente elétrica, como observado entre a esfera e o condutor. 3. No momento em que o ar deixa de ser isolante, o campo elétrico possui um certo valor entre os eletrodos. Como dominamos ao maior valor que o campo elétrico (atuante sobre um dielétrico) pode assumir, sem que o isolante conduza? Esse maior valor que o campo assume é conhecido como rigidez elétrica. A partir do valor de rigidez elétrica os atómos do gás (ar) deixa de ser isolante pois se ioniza. 4. Sabendo-se que a intensidade máxima do campo elétrico necessário para tornar o ar condutor é aproximadamente igual a 3,0 x10^6 N/C, o diâmetro da esfera do gerador é de 20,0 cm e considerando-se a constante eletrostática do ar como sendo 9 x 10^9 NmC^-2, determine o valor da carga máxima acumulada na esfera do gerador. E= Fe/q = kQ/d^2 diâmetro = 20cm, raio=10cm 3,0x10^6 = (9x10^9 x Q) / 0,1^2 =>> Q= 0,333 x 10^-5 = 3,33x10^-6 C ou 3,33 uC. 5. Considerando o módulo do campo elétrico nas proximidades da esfera do gerador como sendo uniforme, determine a diferença de potencial elétrico entre a esfera do gerador e o bastão metálico, utilizando a expressão U=Emáx d, sendo d a distância em que ocorre a transferência de carga entre a esfera do gerador e o bastão metálico. – Utilizar um valor de 3 a 5cm para d. U=Emáx.d Emáx= 3,0x10^6 Considerando d igual a 5cm= 5x10^-2m Temos que: U=3,0x10^6 x 5x10^-2 = 15x10^4 V ou 150KV. 6. Justifique o ruído e a cor azulada, verificada durante a descarga, relacionando o ocorrido com o fenômeno que ocorre na natureza em dias de tempestade. O que é o raio, o relâmpago e o trovão? A luz da cor azulada vista na desgarca elétrica se deve ao fato de que essa descarga é ionizada. A energia eletrostática antes da descarga está sendo convertida em outras formas de energia como a energia luminosa, que causa a luz (o raio). A cor dessa descarga depende do material que está sendo ionizado e de sua intensidade, o azul aparece porque o gás foi o ar atmosférico e porque a descarga elétrica foi intensa. Já o ruido, semelhante ao trovão ou quando se corta um papel ao meio, é escutado porque para que a descarga possa acontecer tem que ser quebrada a rigidez elétrica do ar. Quando essa rigidez é quebrada ouve-se um ruído. Semelhante ao fenômeno observado no laboratório, temos os raios, relâmpagos e trovões. Um raio é uma descarga elétrica na atmosfera, relâmpagos são os feixes luminosos e trovões são os ruidos escutados. Em tempestades, as nuvens se carregam eletricamente e delas saem faiscas (raios) em direção a Terra ou entre outras nuvens próximas. O relâmpago acontece