ATIVIDADE PRÁTICA DE FÍSICA ELETRICIDADE nota 100

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ATIVIDADE PRÁTICA DE FÍSICA ELETRICIDADE
A Atividade Prática de Física Eletricidade será realizada a partir da utilização do Laboratório Virtual de Física (o mesmo utilizado na disciplina de Física Mecânica). Para entrar nos experimentos descritos pelo roteiro de experimentos, o aluno deverá abrir o software, entrar na primeira janela e clicar no livro que se encontra na mesa (workbook).
Os experimentos a serem realizados são:
29: Effect of Electric Field on a Moving Charge (O Efeito de um Campo Elétrico no Movimento
de Partículas Carregadas).
30: Capacitors (Capacitores)
31: Electric Current (Corrente Elétrica)
32: Series and Parallel Circuits (Circuitos em Série e em Paralelo)
33: Effect of a Magnetic Field on a Moving Charge (O Efeito de um Campo Magnético no
Movimento de Partículas Carregadas).
1) O aluno deverá fazer um Relatório Cientifico para os experimentos 30 e 32, conforme modelo postado na rota de estudos - AVA. Neste relatório devem constar todos os gráficos e diagramas solicitados no roteiro do experimento (também postado na rota de estudos - AVA) de forma que as respostas para todas as perguntas do mesmo roteiro devem ser exploradas no texto do relatório. Os gráficos deverão ser realizados em Excel ou Word.
2) O aluno deverá realizar os experimentos 29, 31 e 33 e apresentar somente as respostas às perguntas colocadas no roteiro de experimentos. Não é necessário apresentar estes experimentos na forma de um relatório. Apresente somente as perguntas e as respectivas respostas num documento redigido em Word. Tanto os relatórios (referente aos experimentos 30 e 32) como os trabalhos (referente aos experimentos 29, 31 e 33) deverão ser postados no AVA (em formato .doc ou .pdf) no link Trabalhos até o dia 30/05/2016.
3) Além disso, até a data final de postagem da Atividade Prática no link Trabalhos, o aluno deverá assinar uma lista de entrega da Atividade Prática no polo junto ao tutor presencial. A seguir selecionamos os experimentos a serem realizados.
Observações: Ainda não tenho a nota da atividade, pois o trabalho tem o prazo final de entrega dia 30/05/2016. Verifiquem as respostas porque tive dificuldades em responder algumas questões e pude perceber que o meu trabalho é um pouco diferente dos trabalhos dados anteriormente.
29 O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas
5- Qual o comportamento do ponto luminoso na tela de fósforo verde à medida que a diferença de potencial entre as placas aumenta? Por quê?
O ponto luminoso se move para a esquerda. O ponto iluminado (Indicador da movimentação de cargas (-q)) sofre um desvio devido a influência do aumento de potencial do campo elétrico.
 6- Aumente a corrente elétrica do canhão de elétrons para 1ª, clicando acima do dígito das centenas no controlador (o segundo visor da esquerda para a direita). O que acontece com o ponto luminoso na tela de fósforo verde? Por quê?
O ponto luminoso se move para a direita. Aumentando a corrente elétrica os pontos iluminados ficam menos sensíveis ao efeitos do campo elétrico.
7- O que acontece com o ponto luminoso quando você aumenta a energia cinética do feixe de elétrons? Por quê?
O ponto luminoso se move para a direita. Quanto maior for a energia cinética dos elétrons emitidos pelo canhão de elétrons, menos sensíveis eles serão aos efeitos do campo elétrico externo aplicado para tentar desviar sua trajetória.
9- Devolva o canhão de elétrons arrastando para ao balcão do almoxarifado (Stockroom). Clique no almoxarifado para entrar e clique duas vezes no canhão de elétrons para devolvê-lo à prateleira. Clique duas vezes na fonte de partículas alfa (Alpha Source) para selecioná-la ou arraste-a para o balcão. Clique na seta verde Return to Lab para voltar à bancada. Arraste a fonte de partículas alfa para a mesa, colocando-a no mesmo lugar em que estava o canhão de elétrons. Clique (On/Off) para abrir a janela da fonte de partículas.
Qual a posição do ponto luminoso na tela de fósforo?
No centro da tela.
10- Altere o campo elétrico de V (volts) para kV (quilovolts) clicando no botão acima da unidade (tem que aparecer uma mãozinha), observe que o movimento do ponto luminoso enquanto você aumenta a diferença de potencial de 0 kV para - 5,9 kV, é pequeno. Qual o lado que o ponto luminoso se deslocou?
O ponto luminoso se deslocou levemente para a esquerda.
11- Por que é necessário uma diferença de potencial maior para mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons?
Porque a energia das partículas alfa é muito maior do que a dos elétrons, pois elas são maiores tanto em massa quanto em carga. 
12- Qual o comportamento do feixe quando mudamos o sinal para positivo?
Vemos que o feixe de partículas alfa se desloca para a direita.
13- Do que é formada uma partícula alfa?
Uma partícula alfa é o núcleo de um átomo de hélio, ou seja, tem 2 prótons. 
30 Capacitores
Entender o armazenamento de energia potencial elétrica observando a relação entre a fase de carga e descarga de um capacitor.
1 Introdução.
Capacitores são componentes que armazenam energia em um campo elétrico, acumulando desequilíbrio interno de carga elétrica. Eles são constituídos de duas placas condutoras separadas por um material dielétrico. A carga é armazenada nas placas condutoras. Porém, como cada placa armazena cargas iguais, a carga total do dispositivo é sempre nula.
A propriedade de armazenar energia elétrica sob a forma de campo elétrico é denominada capacitância, e é medida em Farads(F). A capacitância pode ser calculada dividindo-se a quantidade de carga armazenada pela diferença de potencial entre as placas. Neste experimento, examinaremos os diferentes capacitores e a voltagem máxima em que eles operam.
2 Procedimento Experimental.
1-Abra o Virtual Physics e clique em Capacitors na lista de experimentos. O laboratório virtual vai abrir a bancada de circuitos elétricos (Circuits).
2- No momento que você abre o experimento existe um resistor e um capacitor ligado a uma fonte de alimentação com 10V (chamado de gerador de função), esta fonte está desligada. O resistor é utilizado para aumentar o tempo de carga e descarga do capacitor.
3- Se observarmos o circuito temos um multímetro medindo a tensão (voltagem) e um osciloscópio também ligado ao capacitor. Para ligar o osciloscópio clique em cima dele e arraste para não atrapalhar a visualização
da mesa de experimentos.
4- Precisamos medir a tensão e o tempo, usando um cronômetro, anote e elevação de tensão a cada 10s. Para dar início ao experimento, clique na prancheta do lado direito e selecione o item 6, Charging Capacitor. Seja rápido pois tem que medir a tensão cada 10s, talvez precise de alguém para ajudar a cronometrar. Anote todos os dados até o capacitor chegar em 10 V. 
3 Análise e Conclusão
Tabela de carga do capacitor tensão em função do tempo:
Tabela de dados
	Medida
	Tempo (s)
	Tensão (V)
	1
	0
	0
	2
	10
	111
	3
	20
	205
	4
	30
	300
	5
	40
	399
	6
	50
	495
	7
	60
	590
	8
	70
	683
	9
	80
	780
	10
	90
	868
	11
	100
	960
	12
	110
	10
Gráfico tensão (V) em função do tempo (s)
5- Se precisarmos armazenar mais energia, temos que aumentar a capacitância. Por quê?
Porque a quantidade de carga que será armazenada é limitada pela capacitância.
6- Se precisarmos diminuir o tempo de carga de um capacitor quais os componentes que podemos alterar no circuito?
Podemos alterar os resistores. A função do resistor R é controlar o tempo de carga e descarga do capacitor. O tempo de carga depende diretamente do produto RC. O capacitor irá permitir a passagem de uma quantidade determinada de corrente, para que o capacitor possa se carregar. Logo, se for acrescentado um resistor em serie no circuito, ele aumentará o tempo de carga e descarga, pois a corrente teria uma maior dificuldade para se encontrar ao capacitor.
7- Agora vamos descarregar o capacitor, clique no botão Reset Lab no canto inferior da mesa. Clique naprancheta do lado direito e selecione o item 7, Discharging Capacitor, descarregando o capacitor, onde temos um circuito de descarga de um capacitor. Anote na tabela os valores da tensão a cada 5s de tempo de descarga até chegar em 0V, em seguida realize os gráficos da tensão em função do tempo.
Tabela de dados
	Medida
	Tempo (s)
	Tensão (V)
	1
	0
	10V
	2
	5
	6,622
	3
	10
	4,329
	4
	15
	2,769
	5
	20
	1,787
	6
	25
	1,168
	7
	30
	0,704
	8
	35
	0,446
	9
	40
	0,276
	10
	45
	0,164
	11
	50
	0,105
	12
	55
	0,068
	13
	60
	0,041
	14
	65
	0,025
	15
	70
	0,015
	16
	75
	0,009
	17
	80
	0,006
	18
	85
	0,003
	19
	90
	0,002
	20
	95
	0,000
Gráfico tensão (V) em função do tempo (s)
8- Porque nos aparelhos eletrônicos existe uma advertência para tomar cuidado ao abrir?
Porque os capacitores podem estar carregados, onde mesmo desligado pode ocasionar acidentes como explosão do capacitor e choque elétrico.
4 Conclusão
Neste experimento, compreendeu-se a importância da constante de tempo na carga de um capacitor, em um circuito. Capacitores são componentes que armazenam energia em um campo elétrico, acumulando desequilíbrio interno de carga elétrica. Eles são constituídos de duas placas condutoras separadas por um material dielétrico. A carga é armazenada nas placas condutoras. Porém, como cada placa armazena cargas iguais, a carga total do dispositivo é sempre nula.
 5 Referências
FÍSICA I - MECÂNICA Autor: Sears & Zemansky / Young & Freedman
Halliday, Resnick, Walker, Fundamentals of Physics, John Wiley & Sons, Nova York (1997), 5 ed.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor SCRIBD
31 Corrente Elétrica
Resistor Simples
5 - Pegue as pontas de provas do amperímetro e mude para o outro lado do resistor, arrastando a ponteira vermelha para o ponto 20C. Preencha a tabela de dados abaixo.
	Tabela de Dados 1
	Resistor (ohms)
	Corrente de Entrada
	Corrente de Saída
	100
	0,200
	0,200
Resistores em Série
7-Vamos medir a corrente que entra e a corrente que sai em cada resistor e preencher a tabela abaixo.
	Tabela de Dados 2
	Resistores em série (ohms)
	Corrente de Entrada
	Corrente de Saída
	100
	0,047
	0,047
	180
	0,047
	0,047
	100
	0,047
	0,047
8- Observando a tabela de dados qual é a conclusão?
Em um circuito com resistores ligados em série, a corrente que passa sob cada resistor é a mesma. Ela dependerá, naturalmente, da resistência total do circuito (no caso, a soma de três resistências em série) e da voltagem fornecida, mas, em todos os casos, a corrente “antes” ou “depois” de dado resistor é sempre a mesma para circuitos DC.
Resistores em paralelo
9- Anote os dados da corrente elétrica que entra e a corrente elétrica que sai de cada resistor e preencha a tabela de dados abaixo.
	Tabela de Dados 3
	Resistores em Paralelo(ohms)
	Corrente de Entrada
	Corrente de Saída
	1 khoms
	0,020
	0,020
	200
	0,099
	0,099
	500
	0,040
	0,040
10 - Qual o comportamento da corrente elétrica em resistores num circuito em série?
Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente elétrica.
11 - O que acontece com a diferença de potencial em cada resistor num circuito em paralelo?
Eles estão sujeitos à mesma diferença de potencial (ddp), mas são percorridos por correntes elétricas diferentes, que são proporcionais ao valor de cada um.
3 - No circuito paralelo o que acontece com as correntes em cada resistor?
Eles são percorridos por correntes elétricas diferentes, que são proporcionais ao valor de cada um. como a carga não pode se acumular nem ser extraída, a corrente total deve ser igual à soma das correntes que passam nos resistores.
4 - Podemos considerar um circuito formado de resistores como um único resistor?
Sim. Se tivermos apenas 1 resistor de resistência R submetido à mesma diferença de potencial V, a corrente “antes” e “depois” dele ainda será a mesma e com a mesma intensidade.
5 - Na física, qual analogia podemos fazer do conceito de corrente elétrica com a hidráulica?
No caso de o circuito estar ligado em paralelo, a analogia correta seria a de uma bomba ligada a vários canos em paralelo, dando a todos a mesma impulsão, ao mesmo tempo. Logicamente a corrente será uma em cada cano, e seus valores serão dados pela maior ou menor dificuldade em passar por aquele cano. Assim, o que é igual para cada cano é a força propulsora.
 No circuito em paralelo, a bomba é a bateria ou fonte, e os canos em paralelo são os resistores. Obviamente cada resistor terá sua própria corrente.
6- Qual a diferença de corrente elétrica convencional e corrente real ou eletrônica?
A corrente elétrica consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real quando o sentido do movimento parte do polo negativo para o ponto positivo do polo (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional é quando o sentido do movimento parte do polo positivo para o polo negativo (consiste no movimento de cargas positivas).
32 Circuitos em Série e em Paralelo
A associação de resistores é muito comum em vários sistemas, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados.
1 Introdução.
A associação de resistores é muito comum em vários sistemas, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados.
Em uma associação em série de resistores, o resistor equivalente é igual à soma de todos os resistores que compõem a associação. A resistência equivalente de uma associação em série sempre será maior que o resistor de maior resistência da associação.
Em uma associação em paralelo de resistores, a tensão em todos os resistores é igual, e a soma das correntes que atravessam os resistores é igual à resistência do resistor equivalente (no que nos resistores em série, se somava as tensões (V), agora o que se soma é a intensidade (i)).
A resistência equivalente de uma associação em paralelo sempre será menor que o resistor de menor resistência da associação.
2 Procedimento Experimental.
1- Inicie o Virtual Physics e selecione Series and Parallel Circuits na lista de experimentos. O programa vai abrir a bancada de circuitos elétricos (Circuits).
2-Se observarmos a imagem acima a fonte de alimentação está ligada e fornecendo 12 V DC, e conectada ao protoboard (matriz de contatos). Neste experimento vamos montar nossos próprios circuitos. Clique no símbolo do resistor e arraste para a área do circuito. Se você quiser movimentar o resistor é só clicar no símbolo e quando aparece um ponto azul você pode movimenta-lo. Para fazer as conexões você clica na extremidade do resistor onde aparece um ponto azul podendo conectar a outros dispositivos. Do lado direito você tem um protoboard com os elementos do circuito.
3-No esquema, coloque cinco resistores em série utilizando o símbolo do resistor no topo. Comece conectando o primeiro resistor à extremidade solta do gerador de funções. Em seguida, arraste outro resistor e coloque o ao lado da extremidade solta do primeiro resistor. Faça isso até ter cinco resistores em série. Complete o circuito conectando o último resistor à fonte de alimentação.
4-Altere a resistência dos resistores para os valores encontrados na tabela abaixo. Assuma que o resistor R1 é o resistor conectado ao lado positivo da alimentação e o resistor R5 é o resistor conectado ao lado negativo.
3 Análise e Conclusão
Tabelade dados
	Resistor
	Resistência (homs)
	1
	100
	2
	200
	3
	200
	4
	2000
	5
	2000
6-Utilizando o multímetro, no modo para medir a corrente e a diferença de potencial passando em cada resistor. No esquema, o símbolo para o multímetro contém as letras DMM (digital volt meter) no meio. Clique e arraste a extremidade vermelha para um dos lados do resistor. Ela deve travar no local adequado. Clique e arraste a extremidade preta para o outro lado do mesmo resistor para medir a queda de tensão no resistor. Você pode ler a tensão e a corrente no painel do multímetro amarelo. Para medir a corrente, mude o multímetro de VDC para IDC. Anote seus dados na tabela abaixo. Quando utilizamos no modo amperímetro no laboratório virtual as duas pontas de prova ficam juntas, ou seja, ele mede a corrente que passa por aquele ponto. Já o voltímetro mede a tensão entre dois pontos, por isso ele deve estar conectado em cada um dos lados do resistor.
	Resistor
	Resistência (homs)
	Tensão (V)
	Corrente (A)
	1
	100
	0,267
	0,003
	2
	200
	0,534
	0,003
	3
	200
	0,533
	0,003
	4
	2000
	5,333
	0,003
	5
	2000
	5,333
	0,003
7-Em seguida, utilizando os mesmos resistores com seus respectivos valores monte um circuito em paralelo.
8- Utilizando o voltímetro na escala V DC e o amperímetro I DC realize as medidas de tensão e correntes em cada um dos 5 resistores usados no item 4 da tabela. Faça as medições e preencha a tabela abaixo.
	Resistor
	Resistência (homs)
	Tensão (V)
	Corrente (A)
	1
	100
	11,75
	0,117
	2
	200
	11,75
	0,059
	3
	200
	11,75
	0,059
	4
	2000
	11,75
	0,006
	5
	2000
	11,75
	0,006
9-Qual grandeza que permanece constante e o que varia no circuito em série?
A corrente é mantida constante e a voltagem é variada ao longo de cada resistor.
10-O que permanece constante e o que varia no circuito em paralelo?
A voltagem é mantida constante e a corrente que passa sob cada resistor é variada.
11- Resumindo qual a diferença de um circuito em série e um circuito em paralelo?
No circuito em série a corrente é a mesma e o que é varia a voltagem. No circuito em paralelo a voltagem é a mesma e o que varia é a corrente.
12- Dê um reset no experimento e monte um circuito com 3 lâmpadas em série. O símbolo para lâmpada é um círculo branco com um x no meio. Ligue as lâmpadas em 50V. Verifique se acendem. Se retirar uma lâmpada, o que acontece?
O circuito estando em série se tirarmos uma das lâmpadas do circuito, a outra lâmpada apaga-se instantaneamente. Num circuito elétrico, os elétrons deslocam-se do polo positivo (+) para o polo negativo (-). Ao retirar uma das lâmpadas do suporte, o fluxo de elétrons no fio elétrico é impedido.
13-Dê um reset no experimento e ligue 3 lâmpadas em paralelo com a fonte de alimentação em 50V. O que acontece com o brilho das lâmpadas? O que acontece se você retirar uma lâmpada sem interromper o circuito?
A luminosidade das lâmpadas é muito maior do que quando ligadas em série. 
As lâmpadas funcionam de forma independente uma da outra, se uma das lâmpadas é retirada, a outra lâmpada continua acesa.
4 Conclusão
Concluímos que a montagem de um circuito depende de sua finalidade e que
cada um possui uma particularidade em um circuito em série obtemos um único
valor de corrente ao longo do circuito e que os valores da diferença de potencial e da resistência são inversamente proporcionais entre si, já em um circuito em paralelo o valor da diferença de potencial é constante em todo o circuito e que os valores da corrente e da resistência são proporcionais entre si.
Concluímos também que para realizarmos uma correta medição do valor da corrente, em circuito em série, utilizando o amperímetro devemos utilizá-lo em série e devemos utilizar o voltímetro em paralelo para registrarmos um correto valor da voltagem em um circuito em paralelo.
 5 Referências
1 – HALLIDAY, David; HESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de
Física. Vol. 3, 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. p. 114, 138, 141.
2 – Associação de Resistores. Disponível em:
<http://www.efeitojoule.com/2008/07/associacao-de-resistores.html>.
3 – YOUNG, Hug D.; FREDMAN, Roger A. Física III: eletromagnetismo. 12.
ed, São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2009.p. 169.
33 O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas.
4- Agora vá para o eletroimã (situado no centro do experimento) e ajuste o campo magnético (Magnetic Field) para 40 μT (microtesla), clicando três vezes o botão acima do dígito da dezena (cuidado para não clicar entre os dígitos, isso muda a posição do ponto decimal; para mudar o ponto decimal de volta, clique onde ele estava originalmente). Qual a posição do ponto luminoso na tela de fósforo?
O ponto iluminado é transladado para a direita. Pela regra da mão direita, sabendo que a carga dos elétrons é negativa, podemos inferir que o campo magnético atua na direção vertical, no sentido de cima para baixo.
5- Diminua o campo magnético para 20 μT, o que acontece com o ponto luminoso? Por quê?
O ponto iluminado é transladado para a esquerda. Quanto menor o campo magnético aplicado, menor é a deflexão sofrida pelo feixe de elétrons.
6- Diminua a intensidade do feixe do canhão de elétrons clicando acima do dígito da centena para 1e/s. O que você observa na tela de fósforo verde?
O ponto na tela fica piscando. Isso demonstra que o feixe original de elétrons permanece inalterado, já que o campo magnético está nulo, inicialmente. 
7- Para desviar mais o feixe de elétrons, quais parâmetros você mudaria?
Aumentaria a intensidade do campo magnético.
10-Para qual posição se deslocou o ponto luminoso na tela de fósforo verde? Qual a diferença do feixe de partículas alfa para o feixe de elétrons no campo magnético?
O ponto luminoso se deslocou para a esquerda. Sob as mesmas circunstâncias, entretanto, os elétrons eram cada vez mais defletidos para a direita, conforme crescia a intensidade do campo. Sabendo que a carga do elétron é negativa e que eles são defletidos em determinada direção, no caso anterior para a direita, ao observar que as partículas alfa são defletidas na direção oposta, podemos imediatamente inferir que elas possuem uma carga oposta à do elétron, ou seja, positiva.
11- Qual o motivo de se aumentar o campo magnético para desviar as partículas alfa comparado ao feixe de elétrons?
Porque a energia das partículas alfa é muito maior do que a dos elétrons, pois elas são maiores tanto em massa quanto em carga. Uma partícula alfa é o núcleo de um átomo de hélio, ou seja, tem 2 prótons e, portanto, o dobro da carga de um elétron (em módulo), sem contar que a massa do núcleo de hélio é tremendamente maior do que a massa de um único elétron. Por esses motivos, é mais difícil defletir uma partícula alfa ao aplicar um campo magnético externo do que fazer o mesmo para um elétron.
12-Por que somente as partículas em movimento são desviadas pelo campo magnético?
Pois a força magnética que atua sobre uma partícula tem sua intensidade diretamente proporcional à carga da partícula, à velocidade da partícula, ao campo magnético aplicado e ao seno do ângulo formado entre a direção do campo magnético e a direção em que a partícula se move. 
13- Qual é a carga de uma partícula alfa e como ela é formada?
A carga das partículas alfa é positiva. Uma partícula alfa é formada por dois núcleons, ou seja, dois prótons e dois nêutrons. Este tipo de partícula é denominada núcleo de hélio, porque este elemento possui dois prótons e dois nêutrons também.
14- Cite exemplos de aplicações na atualidade.
Televisões de tubo, aparelhos de ressonância magnética.