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Relatório 1 Física Experimental Blindagem Eletrostática

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FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE ITUVERAVA
FACULDADE DE FILOSOFIA CIÊNCIAS E LETRAS
LABORATÓRIO DE FÍSICA III
EXPERIMENTO: BLINDAGEM ELETROSTÁTICA E BLOQUEIO DA ONDA ELETROMAGNÉTICA.
Autora(s): Amanda Salotti Amaral
Elisângela Ap. Oliveira Souza
Karla Gonçalves Pereira
Lidiane S. Moura
Rogério Garofo
Professor: Leonardo
ITUVERAVA
2015
Introdução
As ondas são pulsos energéticos que se propagam no espaço transportando energia. Elas podem ser de dois tipos: 
Ondas mecânicas: quando precisam de um meio material para se propagar;
Ondas eletromagnéticas: que podem se propagar no vácuo. 
A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo é de aproximadamente 300.000 km/s. Elas foram descritas matematicamente pelo físico escocês James Clerk Maxwell no século XIX. Ele se baseou nas equações dos cientistas: Coulomb, Ampere, Gauss e Faraday, dando a elas uma nova visão e formando um conjunto de quatro equações que demonstram a interação entre o campo elétrico e campo magnético e suas relações com a voltagem e a corrente elétrica. 
Estas equações passaram a ser conhecidas como equações de Maxwell e são a base do eletromagnetismo. Maxwell também provou que a luz é uma onda eletromagnética e que todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a velocidade da luz (c = 3.108 m/s). Todas estas contribuições, o tornou tão importante para o eletromagnetismo, quanto Isaac Newton é para a mecânica.
Algumas propriedades podem ser observadas em todas as ondas eletromagnéticas, independente da forma como estas ondas foram criadas, são elas:
Os campos elétricos e magnéticos são perpendiculares à direção de propaganda da onda;
O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético;
Os campos variam sempre na mesma frequência e estão em fase.
Ou seja, num sistema de coordenadas, se a oscilação é na vertical, a direção de propagação será na horizontal, por exemplo. O mesmo acontece com o campo magnético, que também oscila perpendicularmente ao campo elétrico. Em suma, os três vetores, campo elétrico, campo magnético e o vetor de Poynting, são perpendiculares entre si. O vetor de Poynting é aquele que dá a direção de propagação da onda, conforme mostra a figura 01.
Fig. 01 – Ondas Eletromagnéticas
Todas as frequências da radiação eletromagnética assumem basicamente esta forma. Sendo assim, esta onda pode interagir com os campos elétricos dos objetos, especialmente os metálicos. Isto porque os metais possuem elétrons que podem se locomover ao longo da rede cristalina, dependendo da orientação do campo elétrico no local. Esta interação é aproveitada para a transmissão de informações, comumente utilizadas pelas estações emissoras de rádio, de TV, celulares, enfim, são várias as faixas de frequências, portanto, varias são as utilizações práticas, conforme mostra a figura 02.
Fig. 02 – Ondas Eletromagnéticas
A eletrostática é um ramo da Física que estuda as cargas elétricas em repouso. A carga elétrica é uma propriedade física da matéria, suas características são: 
As cargas elétricas criam e são sujeitas à forças elétricas; 
As cargas elétricas não podem ser criadas nem destruídas.
A eletrostática é descrita por dois princípios, o da atração e repulsão de cargas conforme seu sinal (sinais iguais se repelem e sinais contrários se atraem) e a conservação de cargas elétricas, que assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será sempre constante, não ocorrendo perdas.
Segundo as leis da eletrostática o campo elétrico no interior de um condutor é nulo, esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática. O primeiro cientista a testar essa teoria foi o físico experimental inglês Michael Faraday (1.791-1.867). Para mostrar que em um condutor metálico, as cargas se distribuem apenas em sua superfície externa, não exercendo nenhuma ação nos pontos internos, Faraday mandou construir uma gaiola metálica, que ficou conhecia como gaiola de Faraday. Ele se colocou dentro da gaiola e mandou seus assistentes eletrizarem-na intensamente, e mesmo com toda carga projetada para gaiola o cientista nada sofreu.
Como os metais têm facilidade em fazer variar o campo elétrico dos objetos metálicos, estes podem servir também como obstáculos para a propagação destas ondas. Dependendo do comprimento da onda de radiação incidente, e do tamanho dos espaçamentos livres no objeto metálico, a onda pode passar sem interagir. Ao efeito de blindagem da onda eletromagnética, dá-se o nome de Gaiola de Faraday, conforme mostra a figura 03. 
Fig. 03 – Bloqueador de Celular
Desde então, quando é necessário manter um aparelho ou equipamento elétrico ou eletrônico a salvo das interferências elétricas externas, envolve-se o aparelho com uma “capa” metálica denominada blindagem eletrostática. Aparelhos como rádio, reprodutores de DVD, CD player entre tantos outros são montados em caixas metálicas, garantindo que estes estejam protegidos das descargas elétricas externas.
Objetivo
O presente trabalho tem o objetivo demonstrar como a onda eletromagnética pode ser facilmente bloqueada, usando o raciocínio análogo a Gaiola de Faraday.
Materiais e equipamentos
 
Para este experimento foi necessário a utilização dos seguintes materiais:
Aparelho Celular;
Papel Alumínio;
procedimento experimental
Um aparelho celular funcionando em perfeitas condições tem as ondas operando na faixa de frequências de 800 MHz a 1800 MHz, ou seja, 8x108 a 1,8x109 Hz. O comprimento de onda varia entre 0,17 m e 0,375 m (entre 17 cm e 37,5 cm). 
Envolvemos esse aparelho celular em uma folha de papel alumínio, simulando uma gaiola de ligas metálicas cujo comprimento e largura sejam inferiores a 17 cm, que barraria as ondas incidentes e impediria o funcionamento do dispositivo. Essa “capa” metálica é conhecida como Blindagem Eletrostática. 
Neste caso, a oscilação do campo elétrico faz com que os elétrons do papel alumínio recebam a energia da onda incidente, e não o receptor de celular.
Resultados e Análises
Enquanto o aparelho de celular esteve envolto ao papel alumínio, ele não funcionou perfeitamente. Quando ligamos para ele, ouvimos uma mensagem dizendo que o aparelho está fora da área de cobertura.
Quando o mesmo aparelho de celular é retirado do papel alumínio, o mesmo volta a funcionar em perfeitas condições.
Conclusão
De acordo com as leis da eletrostática, o campo elétrico no interior de um condutor é nulo. Esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática.
Outro exemplo é quando um automóvel é atingido por raios ou quando um fio de alta tensão cai sobre ele, as cargas elétricas se espalham por sua superfície metálica externa sem ameaçar quem está dentro, pois o campo elétrico no interior do automóvel é nulo. Muitas pessoas acham que os pneus nos protegem dos raios, mas na verdade a voltagem é tão alta que de isolantes eles passam a se comportar como condutores. Quando os pneus estão molhados pela chuva, essas cargas passam por eles e se descarregam no solo. Mesmo os pneus secos, elas se transformam em fagulhas e são absorvidas pelo chão.
A recomendação nesses casos é permanecer dentro do automóvel, não tocar em nenhuma parte metálica e chamar por socorro.
 
REFERÊNCIAS
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/blindagem-eletrostatica.htm. Acesso em: 06/03/2016 às 19:20h.
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm. Acesso em: 06/03/2016 às 17:30h.
http://g1.globo.com/carros/noticia/2015/02/se-fio-cair-sobre-carro-nao-desca-recomendam-especialistas.html. Acesso em: 06/03/2016 às 19:39h.
http://www.if.ufrgs.br/fis/EMVirtual/cap1/cargas.htm. Acesso em: 06/03/2016, às 15:36h.
http://www.infoescola.com/fisica/gaiola-de-faraday/. Acesso em: 06/03/2016 às 17:55h.
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-automovel-eum-abrigo-seguro-contra-raios. Acesso em: 06/03/2016 às 19:32h.
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/eletrizacao.php. Acesso em: 06/03/2016,
às 15:46h.

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