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Lab 29 – O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas (Effect of eletric field on a moving charge) R. T. Haraguchi Centro Universitário Uninter Passeio Teresina 424, - CEP: 15385-000 – Ilha Solteira-SP, Brasil takeoroberto@gmail.com Questionário O experimento esta montada em cima da mesa. Um canhão de elétrons (Electron Gun) esta no canto esquerdo da mesa. Qual tipo de carga os elétrons possuem? Resp: Carga negativa. No canto direito da mesa esta a tela de fosforo (Phosphor Screen) que detecta as partículas com carga. Clique no botão verde-vermelho (On/Off ) para ligar a tela de fosforo. O que você observa? O que você imagina que isso representa? Resp: Feixe de elétrons. Arraste a janela do laboratório para baixo e para esquerda, e arraste a janela do detector de fosforo para cima e para direita, diminuindo a sobreposição. Aperte o botão (Grid) na tela de fosforo. Clique nos botões acima e abaixo dos dígitos para modificar o campo elétrico (Electric Field ) localizado no centro da mesa. Observe o ponto iluminado na tela do detector. Ajuste o campo elétrico para 5 V (cuidado 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). O que acontece com o ponto iluminado na tela de fosforo? Resp: Foi deslocado para direita. Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado na tela de fosforo se a voltagem dos elétrons emitidos aumentasse? Por que? Resp: Ficaria mais próximo do centro, pois aumentaria a energia potencial dos elétrons emitidos. Observando Aumente a voltagem do canhão de elétrons clicando acima do digito das centenas no controlador (o segundo visor da esquerda para a direita). Você não esta alterando o numero de elétrons emitidos e sim a energia potencial dos elétrons emitidos. O que acontece com o ponto iluminado na tela de fosforo? Por quê? Resp: Resposta da questão 5. Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado se você aumentasse a voltagem do campo elétrico que o feixe de elétrons atravessa? Por quê? Resp: Altera a direção do feixe, pois aumenta a força do campo elétrico. Arraste o canhão de elétrons para devolvê-lo ao balcão do almoxarifado (Stockroom). Clique no almoxarifado para entrar e clique duas vezes no canhão de elétrons para devolvê-lo a prateleira. Clique duas vezes na fonte de partículas alfa (Alpha Source) para seleciona-la ou arraste-a para o balcão. Clique na seta verde Return to Lab para voltar a bancada. Arraste a fonte de partículas alfa para a mesa, colocando-a no mesmo lugar em que estava o canhão de elétrons. Clique na fonte de partículas alfa para acionar o emissor (On/Off ). O que aparece na tela de fosforo? Qual a carga das partículas alfa? Resp: Feixe de prótons. Mude a unidade do campo elétrico de V (volts) para kV (quilovolts) clicando no botão acima da unidade. Esse campo elétrico e mil vezes mais forte do que o campo elétrico utilizado anteriormente com o canhão de elétrons. Observe o ponto iluminado enquanto você aumenta a forca do campo elétrico de 0 kV para 5 kV. O movimento e sutil, então preste atenção. Para qual direção o ponto iluminado se deslocou quando você aumentou o campo elétrico? Resp: Foi para direita. Compare a direção desse movimento com a direção do movimento do feixe de elétrons no campo elétrico? Resp: A direção do feixe da partícula alfa é para direita e o feixe de elétrons para esquerda. Tirando conclusões Por que é necessário um campo elétrico significativamente mais forte para mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons? Resp: Por que a massa do próton é mais pesada. Lab 30 – Capacitores (Capacitors) R. T. Haraguchi Centro Universitário Uninter Passeio Teresina 424, - CEP: 15385-000 – Ilha Solteira-SP, Brasil takeoroberto@gmail.com Questionário Fazendo previsões Se aumentarmos a capacitância do capacitor, o que acontecera com o tempo que ele leva para carregar e com sua voltagem máxima? Observação: capacitância esta relacionada com a quantidade de voltagem potencial de um capacitor. Resp: Levará mais tempo para carregá-lo. Observando O que aconteceu com a voltagem do capacitor quando o gerador de função foi ligado? Resp: Voltagem do capacitor começa a subir (capacitor carregando). Relacionando causa e efeito O que aconteceu com o tempo que o capacitor levou para descarregar quando a resistência do resistor foi alterada? Resp: Alterou junto com o tempo, conforme a resistência. Aplicando conceitos A partir das informações que você coletou, explique por que teclados utilizam capacitores para cada tecla. Dica: pense em como você carregou e descarregou o capacitor. Resp: Para evitar o repique (para o teclado enviar apenas um pulso). Solucionando problemas Por que você precisa tomar cuidado ao desmontar seu aparelho de vídeo game ou televisão? Resp: Por conta dos capacitores que podem estar carregados. Lab31 – Corrente Elétrica (Electric Current) R. T. Haraguchi Centro Universitário Uninter Passeio Teresina 424, - CEP: 15385-000 – Ilha Solteira-SP, Brasil takeoroberto@gmail.com Resumo. É o fluxo “ordenado” de partículas portadoras de carga elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Palavra chave: (Energia, Força e Calor) Introdução De uma maneira geral, denomina-se circuito elétrico o conjunto de caminhos que permitem a passagem de corrente elétrica, no qual aparecem outros dispositivos elétricos ligados a um gerador. Estes dispositivos podem ser os mais diversos: resistores, diodos, receptores e etc. Pelo circuito, percorre uma corrente elétrica. A corrente elétrica pode ser definida como um fluxo ordenado de elétrons (ou portadores de carga). Sabe-se que microscopicamente os elétrons se comportam de maneira caótica em um material ôhmico. Para organizar o fluxo de elétrons há a necessidade de uma fonte de tensão (ou diferença de potencial). Analogicamente a mecânica, a tensão força os elétrons a se ordenarem no sentido de diminuição da energia (estabilidade). Por definição, o sentido da corrente elétrica é contrário ao sentido de movimento dos elétrons. Procedim 1° Experim - Tensão negativo n - Conecta tabela 1. 2° Experim - Tensão a polo nega - Para me - Para m dissipada 3° Experim - Tensão das extrem - Para me - Para me medir a c mento Exp mento (Re aplicada 1 na outra ex ar as ponte mento (Re aplicada 1 ativo na ou edir a tens medir a co na tabela mento (Re aplicada 1 midades d edir a tensã edir a corr corrente to perimental sistor 100 12vcc, pol xtremidade eiras do m sistores 15 2vcc, cone tra extrem são, conect orrente, co 2. sistores 10 12vcc, com os resistor ão, conecta rente, cone otal. Para m Tabe ohms) o positivo e; multímetro 50, 180 e 1 ectar o polo idade do c tar o multím onectar o 000, 200 e m o circuito res, e o po ar o multím ectar o mu medir a co Tabela ela 2: Corrent conectad em série 100ohms e o positivo circuito, ou metro em multímetro e 500ohms o está em olo negativo metro em p ultímetro e orrenteem a 1: Corrente d te dissipada em o numa e com o circ em série) na extrem seja, no re paralelo co o em séri em parale paralelo, o nas outra paralelo co em série c m cada res dissipada m circuito em xtremidade cuito. A co idade do r esistor 100 om o circui e com o elo) conectar o as extremid m o circuit om o circu sistor, cone série e do resis orrente dis resistor 150 0ohms; ito; circuito. A o polo pos dades; to; uito quand ectar o em stor e polo ssipada na 0ohms e o A corrente itivo numa do se quer m série no o a o e a r o resistor na Conclusã A c série, já e a corrente da tolerân A corrente Referênc - Dispo ELETRICA a qual se q ão corrente qu em paralelo e do circuit ncia. e que circu cia onível A/Paacute quer medir ue entra é o, a corren to. Os valo ula num res em <ht egina1.htm Tabel r. A corrent a corrente nte se divid ores medid sistor é inv ttp://www.m l > Acesso la 3: Corrente te dissipad e que sai de nos resi dos são mu versamente mundovest o em 30 de dissipada em a na tabela em todos stores e a uito próxim e proporcio tibular.com e julho de 2 m circuito em p a 3. os resisto soma de t os do nom onal a sua m.br/articles 2015. paralelo ores num c todas as c minal, ou se resistênci s/757/1/CO circuito em correntes é eja, dentro a. ORRENTE m é o E Lab-32 – Circuitos em série e em paralelo (Series ens Parallel Circuits) R. T. Haraguchi Centro Universitário Uninter Passeio Teresina 424, - CEP: 15385-000 – Ilha Solteira-SP, Brasil takeoroberto@gmail.com Resumo. Construção de circuitos série e em paralelo com resistores de diferentes valores, verificando o comportamento das correntes e tensões em cada um dos resistores, além de observar a finalidade dos aparelhos de medição como multímetro, voltímetro e amperímetro. Palavra chave: (soma de resistência, divisão de resistência e combinação) Introdução A experiência descrita e discutida a seguir, tem como principal objetivo mostrar o comportamento da corrente, tensão e da resistência elétrica em circuitos série e em paralelo, permitindo assim a comparação dos resultados obtidos. Também poderá ser analisado os resultados dos experimentos com diferentes valores de resistores e configurações nos circuitos. Procedimento Experimental 1° Experimento (Resistor 120, 135, 200, 135 e 10000Ω em série) - Tensão aplicada 12vcc, conectar o polo positivo na extremidade do resistor 120ohms e o polo negativo na outra extremidade do circuito, ou seja, no resistor 10000ohms; - Para medir a tensão do circuito, conectar o multímetro em paralelo, e para medir a queda de tensão em cada resistor, conectar o polo positivo e negativo do multímetro na extremidade do resistor a ser medido; - Para medir a corrente no circuito, conectar o multímetro em série. Como o circuito esta em série, a corrente é sempre a mesma em todo ponto do circuito. A corrente dissipada na tabela 1. 2° Experim - Tensão positivo e todos os r - Para me corrente e dissipada mento (Re aplicada e negativo resistores c edir a corre em cada re na tabela sistor 120, 12Vcc, co nas extrem conectand ente no cir esistor será 2. Tabel Tabela , 135, 200, omo o circ midade do o o multím cuito, cone á inversam la 1: Corrente a 2: Correntes , 135 e 100 cuito esta o circuito. N metro em p ectar o mu mente prop dissipada em dissipadas em 000Ω em p fechado e Nesta conf aralelo; ultímetro em porcional co m circuito em s m circuito em p paralelo) em paralelo figuração a m série. Ne om sua res série paralelo o, conecta a tensão é esta config sistência. ar os polo é igual em guração, a A corrente o m a e Conclusão No circuito em série a tensão se divide e a corrente é a mesma nos resistores, já no circuito em paralelo a corrente se divide e a tensão é a mesma nos resistores. Essa análise é o princípio básico de um eletricista para dimensionamento de condutores e equipamento de proteção nas instalações elétrica. Referência - Disponível em < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAejDAAJ/relatorio-resistores- serie-paralelo > Acesso em 30 de julho de 2015. - Disponível em < https://antoniogrippa.wordpress.com/2008/12/06/circuitos-em-serie-e- em-paralelo > Acesso em 30 de julho de 2015. Lab 33 – O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas (Effect of magnetic field on a moving charge) R. T. Haraguchi Centro Universitário Uninter Passeio Teresina 424, - CEP: 15385-000 – Ilha Solteira-SP, Brasil takeoroberto@gmail.com Questionário O experimento esta montado sobre a mesa. O canhão de elétrons (Electron Gun), a esquerda da mesa, e a fonte de elétrons. Qual e a carga dos elétrons? Resp: Carga negativa. A tela de fosforo (Phosphor Screen), que detecta partículas com carga, esta a direita. Ligue a tela de fosforo apertando o botão verde-vermelho (On/Off ). O que você observa? O que isso demonstra? Resp: Feixe de elétrons. Observando Arraste a janela do laboratório para baixo e para esquerda, e a janela da tela de fosforo para cima e para direita, diminuindo a sobreposição. Aperte o botão (Grid) na tela de fosforo. Ajuste o campo magnético (Magnetic Field) para 30 μT (micro tesla), apertando três vezes o botão acima do digito 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). O que acontece com o ponto iluminado na tela de fosforo? Resp: Deslocou-se para direita. Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado se a voltagem dos elétrons emitidos aumentasse? Por quê? Resp: Volta de forma gradativa para o centro, pois aumentaria a energia potencial dos elétrons emitidos. Observando Aumente a voltagem do canhão de elétrons clicando acima do digito da centena no visor correto (o segundo da esquerda para a direita). Você não esta aumentando o numero de elétrons emitidos e sim a energia potencial dos elétrons emitidos. O que acontece com o ponto iluminado na tela de fosforo quando a voltagem e aumentada? Por quê? Resp: Resposta da questão 5. Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado se você aumentasse a intensidade do campo magnético que o feixe de elétrons atravessa? Por quê? Resp: Se deslocaria para direita, pois aumenta a intensidade do campo. Arraste o canhão de elétrons para o balcão do almoxarifado (Stockroom). Clique no almoxarifado para entrar e clique duas vezes no canhão de elétrons para devolve-lo a prateleira. Clique duas vezes na fonte de partículas alfa (Alpha Source) para seleciona-la ou arraste-a para o balcão. Clique na seta verde Return to Lab para voltar a bancada. Arraste a fonte de partículas alfa ate a mesa e coloque- a onde estava o canhão de elétrons. Clique na fonte de partículas alfa para iniciar a emissão. O que aparece na tela de fosforo? Qual a carga das partículas alfa? Resp: Aparece o feixe de próton e sua carga é negativa Mude a unidade do campo magnético de μT para mT (militesla) clicando no botão acima da unidade. Clique três vezes no botão acima do digito da centena para ajustar o campo magnético para 300 mT. Esse campo magnéticoe mil vezes mais forte do que o campo magnético utilizado anteriormente com o feixe de elétrons. Para qual direção se deslocou o ponto iluminado na tela de fosforo? Resp: Para a direita. Compare a direção desse movimento com a direção do movimento do feixe de elétrons no campo magnético? Resp: Foi o inverso do elétron. Elaborando hipóteses Uma partícula carregada em repouso não seria afetada pelo campo magnético. Então, por que as partículas em movimento são afetadas? Resp: Por que a força que ela exerce é proporcional à velocidade desenvolvida. Tirando conclusões Por que e necessário um campo magnético significativamente mais forte para mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons? Resp: Por causa da diferença da massa. Aplicando conceitos Quais tecnologias ou aplicações relacionam eletricidade e magnetismo? Descreva o processo físico. Resp: Gerador de eletricidade. No gerador, existe um campo girante que atravessa as cargas que circula pelo estator e a resultante é o fluxo. Lab 29 – O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas (Effect of eletric field on a moving charge) Lab 30 – Capacitores (Capacitors) Lab 31 – Corrente Elétrica (Electric Current) Lab 32 – Circuitos em série e em paralelo (Series ens Parallel Circuits) Lab 33 – O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas (Effect of magnetic field on a moving charge)
