3058 2 Experimento 01

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O PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E A 
DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR 
 
Albert Hausser, Djalma David Silva Filho, kateline de Mattos Alves e Marcos Fernando 
Canceglieri Berger. 
 
Faculdade Estácio de Sá Campus Vitória 
Turma nº 3058_2_Experimento 01. pdf 
 
RESUMO: Esse relatório tem como finalidade, descrever o funcionamento do eletroscópio de 
folhas, reconhecer que as cargas elétricas (estáticas) se distribuem na superfície externa do 
condutor, explicando o motivo desta distribuição de cargas. Quanto ao método, foram utilizados 
equipamentos adequados que possibilitou fazer análise dos resultados com exatidão. 
 
Palavras-chave: Carga Elétrica, Campo elétrico, Condutor, Elétrons, Prótons. 
 
1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 
 
O gerador de Van der Graaff é muito simples, consta de um motor, duas polias, uma correia 
ou cinta, duas hastes ou terminais feitos de finos fios de cobre e uma esfera oca onde se 
acumula a carga transportada pela cinta. 
Na figura 1, é mostrada um esquema do gerador de Van der Graaff. Uma esfera condutora 
metálica oca , está suspensa por suportes isolantes de plástico, atornilados em um pé metálico 
conectado a terra. Uma correia borrachada (não condutora) se move entre duas polias. A 
polia é acionada mediante um motor elétrico. Duas hastes são feitas de fios 
condutores muito finos, estão situados a altura do eixo das polias. As pontas das 
hastes estão muito próximas porem não tocam a cinta. 
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O ramo esquerdo da cinta transportadora se move para cima, transporta um fluxo 
contínuo de carga positiva para o condutor oco. Ao chegar devido à propriedade das 
pontas é criado um campo suficientemente intenso para ionizar o ar situado entre a 
ponta e a cinta. O ar ionizado proporciona o meio para que a carga passe da cinta a 
ponta e a seguir, ao condutor oco, devido à propriedade das cargas que são 
introduzidas no interior de um condutor oco. 
 
 
 
 
 
Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais 
conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula), conforme 
a figura abaixo. 
 
Extrutura Atômica 
 
 
Quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro, no 
entanto o equilíbrio como mostra a figura 1 pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo 
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chamado de eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Um corpo 
eletrizado negativamente tem maior número de elétrons do que de prótons, fazendo com que a carga 
elétrica sobre o corpo seja negativa. Um corpo eletrizado positivamente tem maior número de prótons 
do que de elétrons, fazendo com que a carga elétrica sobre o corpo seja positiva. Eletrizar um corpo 
significa basicamente tornar diferente o número de prótons e de elétrons (adicionando ou reduzindo o 
número de elétrons). A eletrostática é basicamente 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, a qual assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será 
sempre constante, ou seja, não há perdas. 
 
A lei de Gauss é a lei que estabelece a relação entre o fluxo de campo elétrico que passa através de 
uma superfície fechada com a carga elétrica que existe dentro do volume limitado por esta superfície. 
Todavia, para ser operacionalmente útil ela deve ser usada apenas em determinadas circunstâncias. 
 
Existe também a lei de Coulomb, é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre 
partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico 
francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da 
Eletricidade. 
 
 
2. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
Inicialmente foi executada a montagem do equipamento, colocando o eletroscópio na esfera do 
gerador com as tiras de alumínio presas com fita adesiva e em seguida o aparelho foi ligado e 
desligado. Observou-se que as tiras laminadas repeliram-se devido às cargas iguais geradas pelo 
gerador. Logo após, encostou-se o bastão de teste na esfera do gerador e observou-se que as tiras de 
alumínio voltaram a se aproximar. Foi removida a esfera do gerador e apoiou-se sobre a cuba 
cilíndrica, mantendo a conexão elétrica entre a força e no gerador fixou-se uma tira de papel alumínio 
internamente e outra externamente à esfera. O gerador foi ligado carregando a esfera negativamente e 
sem seguida desligado. Observou-se com esse procedimento que a tira de alumínio externa se repele 
da cuba, devido à carga igual de ambos, já a tira interna não se move, devido à ausência de carga no 
interior da cuba. 
 
Posteriormente, foi iniciado um novo experimento, tratando da descarga em gases sob pressão 
atmosférica. Primeiramente, ligou-se o aparelho e aproximou-se da esfera menor da cabeça do gerador 
e pode-se observar que houve geração de arco voltaico onde a esfera como corpo de carga negativa ou 
neutra e a cuba com carga positiva. O fato da mistura gasosa envolvente (ar atmosférico) passar de 
isolante para condutora de eletricidade, se deve a diferença de potencial maior que a resistência do ar 
tornando o ar um condutor. No momento em que o gás deixa de ser isolante, o campo elétrico possui 
certo valor entre os eletrodos, o maior valor que o campo elétrico pode assumir sobre um material 
isolante, sem que este material conduza a eletricidade, se deve pela resistividade. Justificando o ruído 
e a cor azulada observada durante a descarga elétrica ocorrida no ar, pode-se afirmar que a coloração 
azulada da descarga se dá pelo fato de ser um "jato" de grande intensidade em um curto intervalo de 
tempo e de acordo com o espectro das cores, tons azulados demonstram maior intensidade. 
 
Finalmente foi realizada a atividade com vela, condensador de placas paralelas e fósforo para a 
verificação da ionização das moléculas de ar submetidas à ação do campo elétrico. Ligou-se o o 
gerador eletrostático de correia verificou se que a chama da vela é atraída pelo “lado” positivo , pois 
na ação de combustão da vela é liberado (carbono + oxigênio) os ânios desses gases que são de carga 
negativa são atraídos pelo polo positivo do condensador de placas paralelas. 
 
 
 
 
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3. RESULTADOS OBTIDOS 
 
Analisando os dados, observou-se que as tiras de alumínio tenderam a movimentar-se na direção radial 
da esfera no sentido de afastamento. Esse processo é conhecido como eletrização por contato, 
ocorrendo assim uma transferência parcial da carga elétrica devido à diferença de potencial elétrico 
existente entre os polos. O funcionamento do gerador gerou um campo elétrico e este através de 
condução carregou eletricamente as fitas de alumínio que estavam fixadas nele. Como a distribuição 
de cargas tem simetria esférica, a direção do campo elétrico é radial, ou seja, perpendicular à 
superfície da esfera. 
 
Com o eletroscópio de folha no topo da esfera, as cargas se concentraram neste, transferindo elétrons 
para o papel alumínio causando repulsão entre as tiras. O movimento de repulsão das tiras se deu 
porque nelas foram aplicadas cargas de mesmo sinal, pela forma de eletrização por contato. 
 
4. COMENTÁRIOS SOBRE AS RELAÇOES ENTRE TEORIAS E RESULTADOS 
EXPERIMENTAIS 
 
Através do experimento comprovou-se a relação entre teoria e prática, analisando o comportamento 
das tiras de alumínio que se portou com repulsão, característico de cargas com sinais iguais.Verificou-
se que não houve acúmulo considerável de cargas na superfície da esfera oca na presença da tachinha, 
isso ocorreu devido o fenômeno conhecido como poder das pontas, grande concentração de cargas 
elétricas em regiões pontiagudas, que fazem com que o campo elétrico nas vizinhanças dessas pontas 
atinja determinado valor, ionizando o ar em sua volta, tornando-o condutor, dessa forma, ocorre uma 
descarga elétrica para o ar.. 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Pode-se concluir que em um condutor eletrizado, as cargas tendem a distribuir-se de modo que haja 
um acúmulo maior nas regiões de maior curvatura, e se a curvatura ou pontas for muito grande, pode 
ocorrer uma fuga ou escape de cargas elétricas, que ocorrem em forma de vento que em alguns casos 
ioniza o ar aparecendo sob a forma de pequena chama azulada. O torniquete aproveita este efeito 
porque possui hélices de pontas aguçadas, a qual colocada em contato com um corpo carregado, gira 
com força e velocidade dependendo da carga fornecida pelo corpo, isto é a fuga das cargas que faz 
com que surja uma força capaz de impulsioná-las. 
 
Os fenômenos eletrostáticos, como o campo, forças e cargas eletrostáticas foram constatados ao longo 
da prática laboratorial, o que proporcionou uma melhor aplicação e compreensão da lei de Coulomb, 
assim com os princípios básicos da eletrostática, sendo possível trabalhar com potencial elétrico e com 
campo elétrico. 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
[1] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearls. Fundamentos de Física 3: 
Eletromagnetismo. 4.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
[2] http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/cargas.php 
[3] http://www.infoescola.com/fisica/eletrostatica/ 
 
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Condensador de placas paralelas 
ligada ao gerador eletrstático