Relatório Eletrostática

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
CAMPUS A. C. SIMÕES 
BACHARELADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL 
E SANITÁRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELETROSTÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Amanda Constantino Monteiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MACEIÓ 
2022 
 
ELETRÓSTATICA 
Amanda Constantino Monteiro 
 
 
 
 
1- INTRODUÇÃO 
 
A eletrostática é dedicada ao estudo do campo elétrico originado por cargas em 
repouso. Começa-se por considerar o campo gerado por uma única carga, generalizando-
se, depois a um número arbitrário de cargas, distribuídas continuamente ou uma colecção 
discreta [1]. As cargas elétricas são uma propriedade inseparável das partículas 
fundamentais da qual se tem a matéria, ou seja; é uma propriedade associada à própria 
existência das partículas, por isso são as responsáveis por todos os fenômenos elétricos. 
As cargas podem ser descritas como sendo positivas (com as linhas de campo 
direcionadas para fora da carga), e negativas (com as linhas de campo direcionadas para 
o centro da carga). Quando as quantidades dos dois tipos de cargas são diferentes, a carga 
total do objeto é diferente de zero e dizemos que o objeto está eletricamente carregado 
[2], fenômeno que pode ser facilmente ocasionado pelo atrito que consiste em esfregar 
dois corpos, de materiais diferentes e inicialmente neutros; nisso, entre os pontos de 
contato entre os dois objetos haverá uma pequena transferência de cargas entre os 
materiais, rompendo a neutralidade de ambos. E, nesse momento, os objetos podem 
exercer uma força sobre outros objetos, de repulsão ou de atração. 
Outra característica dos materiais e que está relacionada com a carga elétrica é a 
capacidade de transferir cargas elétricas. Os materiais podem ser classificados de acordo 
com a facilidade com a qual as cargas elétricas se movem no seu interior [2]. Os materiais 
classificados como condutores, há movimento das cargas. Já nos não condutores, também 
conhecidos como isolantes, as cargas não se movem. Os semicondutores, possuem 
propriedades elétricas intermediárias entre as dos condutores e as dos não condutores. Os 
supercondutores são condutores perfeitos, e as cargas se movem sem encontrar qualquer 
resistência. 
Para melhor observar o fenômeno da força que objetos eletricamente carregados 
exercem sobre outros foram feitas uma série de experimentos, visando também não só a 
visualização, mas também a experimentação de princípios físicos relacionados a 
eletrostática. 
Para os experimentos, foram separados os materiais a serem utilizados e foram 
montadas as devidas estruturas. No primeiro experimento, referente a eletrização por 
atrito, cujo objetivo era entender e observar as características de um corpo eletrizado, 
foram utilizados canudos e folhas de papel áspero, secas. No experimento referente aos 
efeitos da força elétrica cujo objetivo era verificar as forças que atuam entre hastes de 
polipropileno e hastes acrílicas quando atritadas com papel, foram utilizados: base do 
eletroscópio, duas hastes de polipropileno (cinza), haste acrílica (transparente), grampo 
para hastes redondas e também folhas de papel áspero, secas. Já para os experimentos 
relacionados a descargas elétricas, cujo objetivo era observar as diferentes naturezas de 
iteração entre cargas e as causas e efeitos das descargas elétricas, foram utilizados: 
gerador eletrostático (fonte de alta-tensão), duas esferas condutoras com suporte isolante, 
placas condutoras com suporte isolante, dois fios para ligações, caneco condutor e tela 
metálica, dois condutores pontiagudos (alfinete), Vela, Fiapos de algodão e Canudo 
plástico. E o último experimento foi realizado com o gerador de Van der Graaf, que é 
capaz de transformar energia mecânica em energia eletrostática. Nesse experimento foi 
utilizado motor, dois cilindros, conjunto de correias, conjunto de escovas, terminal de 
saída e a coluna de sustentação isolante. 
 
 
2- RESULTADOS 
 
 O primeiro experimento se trata da eletrização de um canudo por meio de uma 
folha de papel. Inicialmente, o canudo foi aproximado da parede e, quando solto, logo 
caiu. Em seguida, realizamos o atrito entre o canudo e a folha de papel por um tempo e 
depois ao colocarmos o canudo em contato com a parede, observamos que o canudo se 
fixou a parede durante um longo período. 
 Na segunda série de experimentos, temos a observação dos efeitos da força 
elétrica a partir do sistema denominado de balança eletrostática. Para começar o 
experimento, depois de montada a estrutura com a base de eletroscópio e o grampo, 
prendemos uma das hastes de polipropileno no grampo e aproximamos tanto a outra haste 
restante de polipropileno quanto a haste acrílica a haste suspensa que não se movimentou. 
Em seguida a haste de polipropileno foi atritada com a folha de papel e novamente 
aproximada da haste suspensa e observou-se que a haste suspensa foi atraída pela haste 
que foi eletrizada pelo atrito, acompanhando-a a qualquer movimento próximo feito. O 
mesmo ocorreu com haste acrílica quando essa foi eletrizada. Depois a haste que estava 
suspensa também foi eletrizada em uma parte e novamente aproximou-se as outras hastes 
eletrizadas e o resultado foi uma força repulsiva pelas hastes; à medida que se 
aproximavam da parte eletrizada da haste suspensa, essa se movimentava afastando-se 
das outras hastes eletrizadas. 
 Por fim na ultima série de experimentos, temos de início o experimento que trata 
das linhas de campo elétrico, com o objetivo de observar o campo elétrico em torno de 
corpos eletrizados. Nessa primeira parte, ligou-se um polo da fonte (monopólio elétrico) 
a uma esfera condutora isolada e foi aproximado um fiapo de algodão. Ao realizar a 
aproximação, observamos que o fio foi atraído pela esfera condutora isolada e essa 
aproximação do fiapo com a espera o fez ficar perpendicular a superfície da espera e 
paralelo as suas linhas de campo. Na segunda parte desse experimento, foram ligadas 
duas esferas condutoras isoladas em polos diferentes (dipolo elétrico) e colocado o 
fiapo entre as duas. O resultado foi que o fiapo ficou reto, tocando a esfera positiva e a 
esfera negativa. 
 No experimento do rompimento de rigidez dielétrica do ar, cujo objetivo era 
observar as diferentes naturezas de interação entre cargas e as causas e efeitos das 
descargas elétricas, as duas esferas já ligadas foram aproximadas e em consequência 
disso, houve uma descarga elétrica entre elas, formando pequenos raios no espaço entre 
elas. Depois, aproximou-se as pontas metálicas das duas esferas e o mesmo ocorreu, uma 
descarga elétrica ocasionada devido à ruptura de rigidez dielétrica do ar. Na segunda parte 
do experimento foi utilizado placas condutoras ao invés das esferas, repetiu-se as mesmas 
ações, mas agora com duas placas eletrizadas e o mesmo resultado foi observado. 
 No experimento de vento elétrico, as duas esferas condutoras, com suporte 
isolante, foram ligadas e aproximou-se sua pontas metálicas, a uma distância suficiente 
para não ser capaz de formar raios. Em seguida foi colocada uma vela acesa entre elas e 
observou-se que uma descarga elétrica nas pontas metálicas foi formada, similar ao que 
tinha ocorrido no experimento anterior quando as esferas estavam mais próximas. 
 Em seguida, foi realizado o experimento do copo de Faraday, cujo objetivo era 
verificar a distribuição de cargas no copo. Com o sistema já montado, aproximou-se um 
fiapo de algodão em torno do copo e o fiapo foi atraído pelo copo, mas o fio que se 
encontra dentro do copo não é afetado pela carga geradora apenas o fio que é aproximado 
da superfície do copo. 
 E por fim o último experimento com o gerador de Van der Graaf, cujo objetivo 
era observar a eletricidade estática produzida pelo gerador. Nesse experimento, temos o 
movimento das correias que se atritam com uma escova metálica eletrizando-a. Na parte 
superior do gerador, a correiatoca outra escova que está em contato com a parte esférica 
do gerador. Quando uma pessoa colocava as mãos sobre a superfície metálica do sistema, 
com os pés na base, os cabelos levantavam-se levemente, ficando em estado semelhante 
aos fiapos de algodão quando aproximados da esfera eletricamente carregadas. 
 
 
3. DISCURSSÃO 
 
Com base nos resultados obtidos, podemos fazer algumas interpretações acerca 
desse estudo. 
Observando os resultados do experimento da eletrização por atrito, podemos inferir 
que quando o canudo é encostado na parede acontece a atração de suas cargas negativas 
com as cargas positivas da parede, por isso ele permanece fixo. 
O resultado do experimento da balança eletrostática, propõe nós a interpretação de 
que corpos com carga elétrica iguais se repelem enquanto corpos com cargas de sinais 
diferentes se atraem. 
Do experimento das linhas de campo, temos que o estado ao qual o fiapo ficou ao 
ser aproximado das esperas representa as linhas de campo, ou linhas de força que são 
causadas por uma carga pontual que nesse caso é a espera eletricamente carregada. 
A partir dos experimentos feitos para testar o rompimento da rigidez dielétrica do 
ar, tanto com as esferas, como com as placas; podemos inferir que os raios formados pela 
aproximação das estruturas ocorrem por conta do campo elétrico formado entre as esferas 
de polos opostos, que foi suficientemente forte para que o sistema deixe de ser um meio 
isolante para ser um meio condutor, fazendo com que os elétrons possam ser conduzidos 
pelo ar, formando então os raios. 
Pelo experimento do vento elétrico, podemos explicar a ocorrência dos raios entre 
as esferas não tão próximas quando a chama da vela está entre elas pelo fato de que as 
cargas positivas atraem os elétrons das partículas de ar que estão próximas. Alguns 
elétrons, ficando livres, se deslocam e arrastam as partículas de ar. E assim, a chama da 
vela inclina-se para um polo, assoprada pelo vento elétrico. 
Do experimento do copo de Faraday, temos que o fio de dentro do sistema 
permanece sem ser afetado pois dentro do copo há uma blindagem eletrostática, e toda a 
carga se concentra na superfície que atraí o outro fio que tenta se aproximar. Tal fato 
ocorre devido ao elevado número de elétrons livres que tende a se repulsar e se afastar 
do centro do copo em direção à superfície, o que torna o campo elétrico dentro do copo 
nulo. 
E do último experimento, temos que os fios de cabelo ficam espalhados e levantados 
pois quando uma pessoa toca a carga negativa do sistema, gerada pelo atrito, é transferida 
para a pessoa, e assim os fios de cabelos são carregados pelo mesmo potencial e se 
repelem gerando o efeito notado. 
 
3. CONCLUSÃO 
 
A partir dos experimentos realizados e dos conhecimentos referentes a teoria dos 
princípios da eletrostática, podemos inferir que o atrito entre corpos desencadeia a 
eletrização desses e a perda de elétrons por parte de um dos corpos enquanto o outro 
ganha essa parte de elétrons, tendo ambos o mesmo módulo em carga, mas com sinais 
opostos e propensos a forças atrativas ou repulsivas, dependendo do sinal da carga. 
Dos experimentos relacionados as linhas de campo, pudemos observar a 
existência das linhas de campo ao redor de uma carga pontual, que foi criado em torno 
das esferas condutoras. 
Pudemos também, por meio das experimentações e observações feitas, comprovar 
o rompimento da rigidez dielétrica do ar e os fenômenos subsequentes; o fenômeno do 
vento elétrico que assopra a chama da vela para o sentido oposto da ponta positiva; 
a atração do fio de algodão que se dá devido ao vetor campo elétrico que sempre aponta 
para a carga geradora e por fim foi observado que o gerador de Van de Graaff funciona 
por meio da geração de cargas eletrostáticas acumuladas numa esfera condutora, 
e essa carga pode ser transferida para uma pessoa que esteja tocando no sistema. 
 
 
4. REFERÊNCIAS 
[1] LAGE, E. Eletrostática. Revista de Ciência Elementar, 30 mar. 2021. v. 9, n. 1. 
Disponível em: <https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2021/015/>. Acesso em: 18 
abr. 2022. 
[2] WALKER, J.; HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos de física volume 3: 
eletromagnetismo. [S.l.]: Rio De Janeiro LTC, 2013.