Relatório 1 Eletroscópio de Folha

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Resumo
Nesta experiência será apresentado a construção e funcionamento de um eletroscópio de folha. Com intuito de estudar o comportamento das cargas elétricas e corpo eletrizado, lei de Gauss e lei de Coulomb, os processos de eletrização por atrito, indução, contato e os princípios da conservação das cargas elétricas. Serão apresentados os processos de eletrização, procedimentos para determinar se um corpo está ou não eletrizado.
Introdução
O Eletroscópio de folhas é um aparelho que se destina a indicar a existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado, os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas, dentre elas as mais conhecidas são os prótons (cargas positivas), o elétrons (cargas negativas), e os nêutrons (cargas nula), quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons este permanece neutro, está condição é chamada de equilíbrio eletrostático. Este equilíbrio poderá ser desfeito através do processo chamado de eletrização, podendo ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. 
Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é dada quando se atrita dois corpos, como por exemplo, o caso realizado nas outras experiências, ou seja, o canudo atritado com o papel higiênico, ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários.
Eletrização por contato: Quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado, ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal, têm-se um bastão carregado e uma esfera neutra inicialmente, ao tocar-se a esfera com o bastão verifica-se que a esfera adquire a carga de mesmo sinal daquela presente no bastão.
Eletrização por Indução: Este processo de eletrização é totalmente baseado no princípio da atração e repulsão, já que a eletrização ocorre apenas com a aproximação de um corpo eletrizado (indutor) a um corpo neutro (induzido), porém, ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários.
Os materiais podem ser classificados também pela sua capacidade de trocar elétrons, ou seja, a quantidade de elétrons livres que podem circular de um corpo para o outro. Os chamados condutores são aqueles materiais onde há uma maior facilidade para que haja a troca de elétrons, como a água de torneira, o corpo humano e os metais. Já o não condutor, ou isolante, são aqueles materiais onde não é possível que haja a troca de elétrons, pois a quantidade de elétrons livres é nula ou quase nula.
 Material Isolante: São materiais que possuem grande dificuldade em ceder ou receber elétrons livres. Tal fato ocorre porque na última camada dos átomos que compõem o material, chamada de camada de valência, os elétrons estão fortemente ligados ao átomo.
 Material Condutor: São os materiais que possuem muita facilidade em ceder e receber elétrons, pois em sua camada de valência os elétrons têm uma fraca ligação com átomo. 
Assim como existe os condutores e isolantes, existe também um meio termo entre eles que são os chamados semicondutores. Esse tipo de material, como o silício (Si) e o germânio (Ge), é muito utilizado na indústria eletrônica.
Na física, lei de Gauss é a lei que estabelece a relação entre o fluxo elétrico que passa através de uma superfície fechada e a quantidade de carga elétrica que existe dentro do volume limitado por essa superfície.
A lei de Gauss é válida para qualquer situação, com campo uniforme, ou não, e para qualquer tipo de superfície fechada, também denominada superfície Gaussiana. Todavia, para ser operacionalmente útil ela deve ser usada apenas em determinadas circunstâncias. Uma circunstância favorável ocorre quando a superfície Gaussiana é tal que o produto escalar entre o campo e o vetor superfície é facilmente obtido
Isso é sempre possível quando a distribuição de cargas apresenta alta simetria. Existem três tipos de simetrias que facilitam o uso da lei de Gauss
Simetria planar;
Simetria cilíndrica ou axial
Simetria esférica
A simetria planar aplica-se no caso de uma distribuição de cargas num plano infinito, ou no caso em que se possa fazer a aproximação de plano infinito. Por exemplo, um plano finito pode ser considerado infinito, se o campo elétrico for calculado num ponto muito próximo do plano. Isto é, se a distância do plano ao ponto for muito menor do que as dimensões do plano.
A simetria cilíndrica, ou axial, aplica-se no caso de uma distribuição linear infinita. Existem dois casos clássicos:
Linha infinita de cargas;
Cargas distribuídas num cilindro infinito.
De modo análogo ao caso anterior, um cilindro finito pode ser considerado infinito em determinadas circunstâncias.
Existem dois casos típicos de simetria esférica:
Carga puntiforme;
Distribuição esférica de cargas.
 A Lei de Coulomb trata da força de interação entre as partículas eletrizadas, as partículas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem.
 As cargas elétricas positivas são atraídas pelas cargas elétricas negativas e as cargas com mesmo nome se repelem. A lei de Coulomb diz que a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
 Gerador de Van de Graaff que contem um motor que movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas, a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.
 A lei de Gauss e a lei de Coulomb são formas diferentes de abordar o mesmo problema. Portanto, o cálculo do campo elétrico para determinada distribuição de carga fornece o mesmo resultado, quer seja realizado através de uma ou outra lei.
 A Eletrostática é basicamente descrita por dois princípios, da atração e repulsão de cargas conforme seu sinal “sinais iguais se repelem e sinais contrários se atraem” e a conservação de cargas elétricas a qual assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será sempre constante, ou seja, não há perdas.
Metodologia 
Foram montados dois experimentos:
 - Primeiro um eletroscópio de folha: que consiste em uma haste condutora e duas folhas de papel laminado dobrado na ponta da haste;
- Segundo utilizamos uma esfera, conexões elétricas com pino, fita durex, papel alumínio e um gerador de Van de Graaff.
Resultados
No primeiro experimento com o eletroscópio de folha ligamos o aparelho, fazendo-nos perceber que as pontas da tira de papel laminado afastavam-se uma da outra, adquirindo uma determinada carga, sendo assim por pertencerem ao mesmo corpo e possuírem a mesma carga eles se repelem. 
No segundo experimento colocamos a esfera condutora sob o balcão e a ligamos por meio de conexões elétricas com pino banana numa ponta e na outra com pinos chamados de jacaré ao gerador de Van de Graaff, prendendo com durex uma fita de alumínio na parte externa e interna, notamos que a fita da parte externa se levanta quando aproximamos o bastão, já com a fita interna não ocorreu nenhum tipo de ração, pois internamente o campo e força são iguais à zero. 
Inicialmente na segunda parte do experimento nossa fita externa, que deveria se afastar da cuba cilíndrica não se afastou, detectamos depois de alguns testes com troca de conexões, que nosso gerador não estava gerando energia o suficiente para que a nossa cuba ficasse energizada, com isso com a ajuda do professor pudemos perceber que a nossa correia estava muito tencionada e então colocamos a cuba em cima do gerador como na primeira montagem e assim conseguimos chegar nos nossos resultados acima já citados.
Conclusão
No experimento realizado com o eletroscópio de folha na sala de aula, acabamosnotando que o gerador conserva o seu principio de energia, sendo possível observa os movimentos das lâminas, que ficam carregadas com cargas do mesmo sinal, nos dois lados do papel laminado, sempre que o eletroscópio aumenta a sua velocidade as folhas aumentam seu ângulo em relação a cuba, e assim que diminuímos a sua velocidade elas voltam a se fechar e fazendo o movimento contrario diminuindo o ângulo em relação a cuba. Este fato ocorre devido à indução, chegamos então à conclusão que o experimento acabou de comprovar a sua teoria. 
 
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Engenharia
Física Experimental III
Funcionamento do Eletroscópio de Folhas
Turma: 1306
Professor Luiz Carlos de Lima
Grupo: 
Alexsander Siqueira da Silva – 20140727838-1
Tainah Rocha Santos da Silva – 20140241177-4
André de Freitas Carletti – 20140209282-2