Relatório_2_-_Fenômenos_Eletrostáticos

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS -UFAL</p><p>INSTITUTO DE FÍSICA – IF</p><p>Cidade Universitária, Tabuleiro dos Martins, CEP: 57072-970, Maceió-Al</p><p>Disciplina: Laboratório de Física 2</p><p>Professora: Wandearley da Silva Dias</p><p>Erivelton Lázaro Juviniano Costa</p><p>Rafaela Ferreira de Deus</p><p>FENÔMENOS ELETROSTÁTICOS II</p><p>Maceió, AL</p><p>Setembro, 2024</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS -UFAL</p><p>INSTITUTO DE FÍSICA – IF</p><p>Cidade Universitária, Tabuleiro dos Martins, CEP: 57072-970, Maceió-Al</p><p>Erivelton Lázaro Juviniano Costa</p><p>Rafaela Ferreira de Deus</p><p>FENÔMENOS ELETROSTÁTICOS II</p><p>Relatório experimental apresentado à</p><p>disciplina de Laboratório de Física 2 como</p><p>requisito avaliativo sob orientação da</p><p>professora Wandearley da Silva Dias.</p><p>Maceió, AL</p><p>Setembro, 2024</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. INTRODUÇÃO 2</p><p>2. OBJETIVO 3</p><p>3. MATERIAIS E MÉTODOS 3</p><p>4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5</p><p>5. CONCLUSÃO 7</p><p>6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>Os fenômenos eletrostáticos envolvem o estudo das interações entre cargas elétricas</p><p>em repouso. Esses fenômenos foram observados pela primeira vez na antiguidade,</p><p>quando se percebeu que determinados materiais, ao serem atritados, adquiriam a</p><p>capacidade de atrair objetos leves. A eletrostática é a área da física que estuda o</p><p>comportamento dessas cargas elétricas estacionárias, as forças que elas exercem umas</p><p>sobre as outras e os campos elétricos gerados por elas.</p><p>No experimento, são analisados diferentes comportamentos de cargas elétricas em</p><p>repouso e seus efeitos. Através de instrumentos simples, como bastões de acrílico e</p><p>Polipropileno, é possível observar como a eletrização por atrito ocorre, além de</p><p>verificar a interação entre cargas de sinais opostos e iguais. Este estudo é fundamental</p><p>para a compreensão dos princípios básicos da eletricidade e de diversas aplicações</p><p>tecnológicas, como nos sistemas de isolamento elétrico e no funcionamento de</p><p>dispositivos eletrônicos.</p><p>A experimentação visa reforçar conceitos teóricos, como a Lei de Coulomb, que</p><p>descreve a força de interação entre duas cargas elétricas pontuais. Ela estabelece que</p><p>a magnitude da força eletrostática entre duas cargas é diretamente proporcional ao</p><p>produto das suas magnitudes e inversamente proporcional ao quadrado da distância</p><p>que as separa. Essa força pode ser de atração ou repulsão, dependendo dos sinais das</p><p>cargas envolvidas: cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto cargas de sinais</p><p>opostos se atraem.</p><p>Matematicamente, a Lei de Coulomb é expressa pela equação:</p><p>Onde:</p><p>F= é a força entre as cargas.</p><p>Ke= constante eletrostática no vácuo.</p><p>Q1 e Q2= são as magnitudes das cargas.</p><p>R= é a distância entre as cargas.</p><p>2. OBJETIVO</p><p>Observar os fenômenos eletrostáticos através do atrito das hastes de plástico.</p><p>3. MATERIAIS E MÉTODOS</p><p>3.1 MATERIAIS UTILIZADOS:</p><p>Haste de Polipropileno</p><p>Haste Acrílica</p><p>Lâmpada;</p><p>Folhas de Papel</p><p>Papel alumínio</p><p>par de pêndulos;</p><p>Base para eletroscópio;</p><p>3.2 MÉTODOS</p><p>EXPERIMENTO 1</p><p>• Verificação de Cargas com a Lâmpada</p><p>Com a haste já eletrizada, aproxime-a lentamente da lâmpada eletroscópica, sem tocar</p><p>diretamente. Observe o comportamento da lâmpada (se ela acende ou não) para identificar</p><p>se a haste está carregada.</p><p>Repita o processo utilizando diferentes hastes (acrílico e Polipropileno) para verificar</p><p>os diferentes tipos de cargas geradas.</p><p>EXPERIMENTO 2</p><p>• A Força entre Corpos Carregados</p><p>Fixe um grampo no meio da haste de polipropileno e esfregue uma extremidade com</p><p>papel para eletrizá-la. A seguir, coloque o grampo na base do eletroscópio, formando uma</p><p>balança eletrostática.</p><p>Eletrize outra haste de polipropileno esfregando-a com papel e aproxime a haste</p><p>eletrizada das extremidades da balança eletrostática e observe as reações.</p><p>Posteriormente, repita com uma haste acrílica eletrizada.</p><p>EXPERIMENTO 3.</p><p>• Eletrização por Atrito</p><p>Primeiramente, segure as hastes de plástico e esfregue- vigorosamente com papel por</p><p>cerca de 20 a 30 segundos.</p><p>Aproxime a haste eletrizada de pequenos pedaços de papel e observe o efeito de atração</p><p>ou repulsão, demonstrando a presença de carga elétrica.</p><p>EXPERIMENTO 4.</p><p>• Indução eletrostática com condutores e não-condutores.</p><p>Primeiramente, coloque o par de pêndulos de alumínio na ranhura da base do</p><p>eletroscópio, e Segure uma haste de polipropileno e esfregue-a com papel algumas</p><p>vezes para eletrizá-la. Em seguida, aproxime a haste eletrizada de um dos tubos de</p><p>alumínio do pêndulo no eletroscópio e observe o efeito da indução eletrostática.</p><p>Encoste a haste no tubo e observe o que acontece.</p><p>4. RESULTADOS E DISCUSSÕES</p><p>4.1. EXPERIMENTO 1</p><p>Ao realizar o atrito da haste de polipropileno com o papel e, em seguida, o aproximar</p><p>da lâmpada, foi notado um pico de luz muito rápido (inferior a 1 segundo), mas de elevada</p><p>intensidade. Desta forma, o procedimento foi repetido para a haste de acrílico no qual foi</p><p>obtido resultado semelhante, porém com uma dificuldade maior, e tendo um pico de luz</p><p>mais rápido com baixa intensidade.</p><p>Ao analisar melhor, na literatura, têm-se que a iluminação da lâmpada se dá através do</p><p>movimento dos elétrons, com isso a haste ficou carregada negativamente após o atrito feito</p><p>sobre ela, já que ocorreu o movimento dos elétrons da haste até a mão. Porém com a haste</p><p>de acrílico ocorreu o contrário, o movimento dos elétrons partiu da mão até a haste. Dado</p><p>este fato pode-se afirmar que a carga presente na haste era positiva.</p><p>Tal comportamento que difere entre as duas hastes se dá pela diferença do material que</p><p>as hastes são feitas (polipropileno e acrílico), tendo assim uma resistência elétrica distinta.</p><p>Esta resistência, por sua vez, define-se pela geometria e composição do material utilizado</p><p>para as hastes.</p><p>4.2 EXPERIMENTO 2</p><p>Já no segundo procedimento experimental, no qual foi realizado o atrito da haste de</p><p>polipropileno e uma das extremidades da haste utilizada na montagem da balança</p><p>eletrotécnica, notou-se que quando a haste de polipropileno se aproxima do lado neutro</p><p>da balança eletrostática, isso é, do lado o qual não ocorreu atrito da balança, ocorre</p><p>uma atração entre as duas hastes. Porém no lado o qual também foi atritado da balança</p><p>eletrostática ocorre uma repulsão.</p><p>Sendo assim, é possível afirmar que a haste de polipropileno estava eletrizada com</p><p>cargas negativas, pois atraiu a haste neutra. Sabe-se que quando um corpo é atraído, ele</p><p>fica com cargas oposta ao que está o atraindo, assim sendo possível a transferência de</p><p>elétrons. Também pode-se afirmar que ocorreu a repulsão das hastes presentes no</p><p>experimento (haste de polipropileno e a haste da balança eletrostática) uma vez que as duas</p><p>hastes estavam carregadas da mesma forma (negativamente). Para a haste de acrílico</p><p>podemos observar que a haste presente na balança eletrostática foi atraída tanto pelo lado</p><p>atritado, quanto pelo lado não atritado (neutro). Isso é possível apenas pelo fato de que a</p><p>haste de acrílico estava carregada com cargas positivas.</p><p>4.3 EXPERIMENTO 3</p><p>No terceiro experimento têm-se a eletrização por atrito nas hastes (polipropileno e</p><p>acrílico), seguido pela aproximação delas com pedaços de papéis. Pode-se observar que os</p><p>papéis foram atraídos de forma semelhante, pois todos os corpos após o atrito geram uma</p><p>dada eletrização contrária ao do papel.</p><p>Porém notou-se uma diferença entre o papel comum e o papel alumínio, sendo papel</p><p>alumínio um maior condutor, foi possível observar que a atração deste se manifestou de</p><p>forma mais intensa.</p><p>Esse fenômeno é possível através da indução eletrostática, processo no qual um corpo</p><p>eletrizado</p><p>tem sua cargas redistribuídas, dado o fato do mesmo está em seu estado</p><p>neutro. Ao aproximar um corpo carregado (indutor) com uma determinada carga, de</p><p>um corpo não carregado (induzido) portanto neutro, permite a atração ou repulsão dos</p><p>corpos.</p><p>4.4 EXPERIMENTO 4</p><p>Já na quarta e última prática experimental, pode-se observar que para a primeira</p><p>configuração dos tubos, dos quais não estavam paralelos entre si, ocorreu a atração dos</p><p>tubos metálicos para com as hastes de polipropileno e acrílico.</p><p>Porém para a segunda configuração, dos quais os tubos metálicos estavam paralelos</p><p>entre si, ocorreu o contrário, foi observado que os tubos se repeliam, tanto entre si, quanto</p><p>para com as hastes de polipropileno e acrílico.</p><p>Tal fenômeno ocorreu mediante a existência da indução elétrica, onde a haste induz uma</p><p>determinada carga nos tubos e por sua vez reagem da mesma forma e intensidade. Gerando</p><p>assim, um campo elétrico entre si.</p><p>5. CONCLUSÃO</p><p>Em conclusão, as práticas realizadas viabilizaram compreender o processo de indução</p><p>elétrica, assim como também o efeito ocasionado de atração e repulsão. Compreender a</p><p>relação de cada material com diferentes situações e a partir disto definir de forma empírica</p><p>a condutividade de um em relação ao outro de acordo com sua capacidade de perder</p><p>elétrons. Por fim, todas as etapas dos experimentos citados neste relatório ocorreram</p><p>como o esperado, tendo cada objetivo alcançado.</p><p>6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>HALLIDAY, RESNICK, WALKER. Fundamentos de Física. Vol. 3. 8 ed.</p><p>Editora LTC, 2009.</p><p>GRIFFITHS, DAVID J., Introdução a eletrodinâmica. 3ª ed. Upper Saddle</p><p>River, N. J. Prentice Hall 1999.</p>