Atividade Prática - Física Eletricidade - GABARITO

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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. 
29 O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas 
carregadas 
Objetivo 
Estudar o efeito do campo elétrico no movimento de partículas carregadas. 
Procedimento 
1-Uma vez aberto o Virtual Physics e selecione Effect of an Eletric Field on Moving Charges na lista de 
experimentos. O programa vai abrir a bancada de física quântica (Quantum). 
 
 
 
2-O experimento está montado em cima da mesa, onde temos um canhão de elétrons (Electron Gun) que está 
no lado esquerdo da mesa e no lado direito da mesa temos uma tela de fósforo verde (Phosphor Screen) que 
irá detectar os elétrons (-). Clique no botão verde-vermelho (On/Off) para ligar a tela de fósforo verde. 
 
4-Clique na mesa de experimentos e arraste para esquerda, e em seguida arraste a janela do detector de 
fósforo verde para para a direita, evitando a sobreposição. Clique no botão (Grid) na tela de fósforo 
verde. Clique nos botões acima e abaixo dos dígitos para modificar o campo elétrico (Electric Field) localizado 
no centro da mesa, quando você clicar vai aparecer uma mãozinha. Observe o ponto iluminado na tela do 
detector. Vá ajustando o campo elétrico de 1 em 1 V até 10 V (muita atenção para não clicar entre os dígitos, 
pois isso muda a posição do ponto decimal; para mudar o ponto decimal de volta, clique onde ele estava 
originalmente). 
 
 
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? 
R: Ocorre um desvio considerável do ponto luminoso para a direita da tela. 
 
 
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? 
R: Aumenta a intensidade do brilho do ponto luminoso. 
 
 
7- O que acontece com o ponto luminoso quando você aumenta a energia cinética do feixe de elétrons? Por 
quê? 
R: Diminui o desvio dos elétrons. 
 
 
8- Agora vamos trocar o modo de emissão para partículas alfa, zerando o medidor de campo elétrico ajustando 
os valores até o ponto luminoso ficar no ponto central da tela de fósforo verde. 
 
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? 
R: Posição central 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? 
R: Ocorre um pequeno desvio do ponto luminoso para a esquerda. 
 
 
11- Por que é necessário uma diferença de potencial maior para mover as partículas alfa em relação ao feixe 
de elétrons? 
R: Precisamos de mais energia devido a massa da partícula alfa ser maior. 
 
 
12- Qual o comportamento do feixe quando mudamos o sinal para positivo? 
R: Desvio o feixe de partículas para o lado direito. 
 
13-Do que é formada uma partícula alfa? 
R: É uma partícula de carga positiva sendo constituída de um núcleo um átomo de Hélio com 2 prótons e 2 
nêutrons. 
30 Capacitores 
Objetivo 
Entender o armazenamento de energia potencial elétrica observando como os capacitores são carregados e 
descarregados. 
Procedimento 
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 a elevação de tensão e o tempo. 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 e o tempo, talvez precise de alguém para ajudar a cronometrar. Anote 
todos os dados até o capacitor chegar em 5 V. Segue a tabela exemplo a seguir. Preencha todos os valores e 
faça um gráfico da tensão em função do tempo. 
 
 
5-Se precisarmos armazenar mais energia, temos que aumentar a capacitância. Por quê? 
R: Sim, porque a energia de armazenamento é diretamente proporcional a carga do capacitor. 
6- Se precisarmos diminuir o tempo de carga de um capacitor quais os componentes que podemos alterar no 
circuito? 
R: O resistor e o capacitor. 
7-Agora vamos descarregar o capacitor, clique no botão Reset Lab no canto inferior da mesa. Clique na 
prancheta 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 respectivos valoresdo tempo de descarga, de 
10V até chegar em 0V, conforme a tabela, em seguida realize os gráficos da tensão em função do tempo. 
 
 
0
1
2
3
4
5
0 100 200 300 400 500 600 700
Tensão (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15 20 25
Tensão (V)
Medida Tempo 
(s) 
Tensão 
(V) 
1 75 1 
2 194 2 
3 322 3 
4 487 4 
5 667 5 
Medida Tempo 
(s) 
Tensão 
(V) 
1 0 10V 
2 1 9V 
3 2 8V 
4 3 7V 
5 6 6V 
6 7 5V 
7 10 4V 
8 15 3V 
9 18 2V 
10 22 1V 
11 25 0V 
31 Corrente elétrica 
Objetivo 
Estudar o comportamento da corrente elétrica ao passar por dispositivos elétricos passivos (resistores). 
Procedimento 
1-Para iniciarmos o Virtual Physics é necessário clicar em Electric Current na lista de experimentos. O programa 
vai mostrar a bancada de circuitos elétricos (Circuits). 
 
2-Neste experimento temos três circuitos montados no protoboard (matriz de contatos), um resistor simples, 
três resistores em série e um circuito misto. Inicialmente conecte a alimentação (gerador de função) ao circuito 
que se pretende estudar. Utilizando os instrumentos de medição, o osciloscópio e o multímetro, você irá medir 
a intensidade de corrente elétrica em diferentes pontos do circuito simples, e em seguida irá medir a corrente 
elétrica em diferentes pontos dos outros tipos de circuito. 
3-Altere a tensão de alimentação (gerador de função) que está conectado ao resistor simples e está setado 
para 12 V DC, altere a tensão para 20V. Observe no protoboard que o cabinho amarelo está conectado ao polo 
positivo do gerador e o cabinho verde ligado ao polo negativo. 
 
 
Resistor simples 
 
4-Com a alimentação selecionada para 20V, aperte o botão verde (On/Off), observando que o multímetro está 
no modo de amperímetro (I DC) para medir corrente ampères (A) e se observarmos está conectado ao ponto 
23C, do lado positivo do resistor. A corrente vai circular pelo amperímetro e então pelo circuito. Se 
considerarmos o sentido eletrônico da corrente elétrica, os elétrons saem do polo negativo e vão para o polo 
positivo, portanto preencha a tabela abaixo com os valores medidos da corrente. 
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. 
Resistor Corrente de entrada Corrente de saída 
100 0,200 0,200 
 
 
Resistores em série 
 
6-Mova o cabo amarelo do resistor simples (ponto 23A) ao conjunto de três resistores conectados no canto 
inferior da matriz de contatos (ponto 19F). Ele deve estar conectado ao lado positivo do gerador de funções e 
ao primeiro resistor da série. Mova o cabo verde (ponto 18A) para o último resistor da série (ponto 4F). Ele 
deve ainda estar conectado ao lado negativo do gerador de funções, retire as pontas de prova do amperímetro 
para poder mexer nos cabos. 
 
7-Vamos medir a corrente que entra e a corrente que sai em cada resistor e preencher a tabela abaixo. 
Resistores em série Corrente de entrada Corrente de saída 
Resistor 150  0,047 0,047 
Resistor 180 0,047 0,047 
Resistor 100 0,047 0,047 
 
8- Observando a tabela de dados qual é a conclusão? 
R: A corrente elétrica de entrada em um circuito em série é a mesma que a corrente elétrica de saída. 
 
 
Resistores em paralelo 
 
8-Observando a matriz de contatos, mova o cabo amarelo para o ponto 8A da matriz de contatos e o cabo 
verde para o ponto 2A. 
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. 
Resistores em paralelo Corrente de entrada Corrente de saída 
1 k 0,020 0,020 
200  0,100 0,100 
500  0,040 0,040 
 
10-Qual o comportamento da corrente elétrica em resistores num circuito em série? 
R: A corrente elétrica que entra no circuito, e é a mesma que sai. 
 
11-O que acontece com a diferença de potencial em cada resistor num circuito em paralelo? 
R: A diferença de potencial é a mesma em cada resistor. 
 
3- No circuito paralelo o que acontece com as correntes em cada resistor? 
R: A corrente se divide conforme o número de resistores e o valor deles. 
 
4-Podemos considerar um circuito formado de resistores como um único resistor? 
R: Sim, podemos considerar um resistor equivalente de uma associação qualquer. 
 
5- Na física, qual analogia podemos fazer do conceito de corrente elétrica com a hidráulica? 
R: Podemos fazer uma analogia com um reservatório de água (energia potencial gravitacional), e na 
eletricidade temos a bateria onde temos a energia potencial elétrica. Podemos fazer analogia da corrente 
elétrica com o fluxo de água na tubulação. 
 
 
6- Qual a diferença de corrente elétrica convencional e corrente real ou eletrônica? 
R: Corrente convencional é como se tivéssemos portadores de carga positivo se deslocando. E na corrente real 
temos o movimento de elétrons num condutor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 Circuitos em série e em paralelo 
Objetivo 
Demonstrar o funcionamento de circuitos em série e em paralelo e comparar suas diferenças. 
 
Procedimento 
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. 
 
Resistor Resistência ( 
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 Tensão (V) Corrente (A) 
1 0,266 0,003 
2 0,535 0,003 
3 0,534 0,003 
4 5,332 0,003 
5 5,332 0,003 
 
7-Em seguida, utilizando os mesmosresistores 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 Tensão (V) Corrente (A) 
1 12 0,120 
2 12 0,060 
3 12 0,060 
4 12 0,006 
5 12 0,006 
 
 
9-Qual grandeza que permanece constante e o que varia no circuito em série? 
R: A corrente permanece constante e a diferença de potencial (tensão) em cada resistor varia. 
 
10-O que permanece constante e o que varia no circuito em paralelo? 
R: A diferença de potencial (tensão) em cada resistor permanece constante e o que varia é a corrente em cada 
resistor. 
 
11- Resumindo qual a diferença de um circuito em série e um circuito em paralelo? 
R: No circuito em série temos os resistores dispostos em linha de forma que a corrente só tem um caminho 
para circular, a corrente que entra é a mesma corrente que circula em todos os resistores, quer dizer se 
queimar um resistor o circuito fica interrompido. No circuito em paralelo os resistores são dispostos em 
paralelo, sendo que a corrente se divide em cada resistor, se interrompermos um resistor o circuito continua 
funcionando. 
 
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? 
R: Se retirarmos uma lâmpada as demais apagam. 
 
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? 
R: As lâmpadas brilham, e se retirarmos uma lâmpada as demais continuam brilhando normalmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 O efeito de um campo magnético no movimento de 
partículas carregadas 
Objetivo 
Estudar o efeito de um campo magnético no movimento de cargas elétricas. 
Procedimento 
1-Abra o Virtual Physics e selecione The Effect of a Magnetic Field on Moving Charges na lista de experimentos. 
O programa vai abrir a bancada de física quântica (Quantum). 
 
2-Podemos observar o experimento montado, onde podemos visualizar o canhão de elétrons (Electron Gun), 
o eletroímã, para o desvio dos elétrons; e a tela de fósforo verde (Phosphor Screen) para detecção das 
partículas. 
 
3-Para realizar o experimento clique na tela de fósforo verde e arraste a tela para não ficar em cima do 
experimento montado. Em seguida clique no botão verde-vermelho (On/Off), onde podemos observar o ponto 
luminoso no centro da tela. Aperte o botão (Grid). 
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? 
R: Muda a posição para o lado direito. 
 
5- Diminua o campo magnético para 20 μT, o que acontece com o ponto luminoso? Por quê? 
R: Fica em uma posição intermediaria entre o ponto central e o ponto de 40 μT, devido a diminuição do campo 
magnético que provoca o desvio. 
 
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? 
R: A intensidade do feixe diminui a intensidade na tela. 
 
7- Para desviar mais o feixe de elétrons, quais parâmetros você mudaria? 
R: A intensidade do campo magnético. 
 
8-A seguir altere o campo magnético de modo que o ponto luminoso fique no ponto central da tela de fósforo 
verde, vamos trocar de fonte o canhão de elétrons levando para o 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 até a mesa e coloque-a onde 
estava o canhão de elétrons. Abra a janela da fonte de partículas alfa (on/off) para iniciar a emissão, verifique 
se aparece na tela de fósforo. 
9-Altere a unidade do campo magnético de μT para mT (militesla) clicando no botão acima da unidade. Clique 
três vezes no botão acima do dígito da centena para ajustar o campo magnético para 400 mT. 
 
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? 
R: Ocorre um desvio do feixe a esquerda. A diferença é que a carga da partícula alfa é positiva, e a carga dos 
elétrons é negativa. 
 
11- Qual o motivo de se aumentar o campo magnético para desviar as partículas alfa comparado ao feixe de 
elétrons? 
R: Devido a massa da partícula alfa ser maior do que dos elétrons. 
 
12-Por que somente as partículas em movimento são desviadas pelo campo magnético? 
R: Por que cargas em movimento geram campo magnético que interagem com o campo magnético das placas. 
 
13- Qual é a carga de uma partícula alfa e como ela é formada? 
R: Partícula alfa é um núcleo de um átomo de Hélio com dois prótons e dois nêutrons. 
 
14- Cite exemplos de aplicações na atualidade. 
R: Aplicações na medicina, diagnóstico e terapia.