RELATORIO de fisica 1 e 2

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Nota de Relatório: ________
Assinatura do Professor
CURSO: ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
PROFESSOR: RONALDO SANTOS
DISCIPLINA: FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL III – RELATÓRIO
TURMA: T3002.2 DATA: 02/10/2017
	ALUNO (A):
	PAULO AUGUSTO GOMES MENDONÇA
	MATRÍCULA:
	201602767751
	ALUNO (A):
	MARCIO IGOR MACHADO BRITO
	MATRÍCULA:
	201602234671
	ALUNO (A):
	JEAN LIMA NÓBREGA
	MATRÍCULA:
	201602643547
	ALUNO (A):
	ROMÁRIO BEZERRA DOS SANTOS
	MATRÍCULA:
	201602639434
	ALUNO (A):
	BRUNO MIGUEL DOS SANTOS
	MATRÍCULA:
	201602682305
	ALUNO (A):
	ÁLVARO FERREIRA SILVA
	MATRÍCULA:
	201602268126
	ALUNO (A):
	AMINTO FONSECA
	MATRÍCULA:
	201601724527
	ALUNO (A):
	CLARA ALICE DIAS FONSECA
	MATRÍCULA:
	201602083088
	ALUNO (A):
	BENJAMIM OLIVEIRA ENGELKE
	MATRÍCULA:
	201602234681
PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS NUM CONDUTOR
OBJETIVOS
O trabalho tem como objetivo o estudo da eletricidade analisando o comportamento das cargas elétricas em repouso. São apresentados os processos de eletrização de um corpo e os procedimentos para determinar se um corpo está ou não eletrizado, através do eletroscópio de folhas. Assim como descrever o funcionamento do torniquete elétrico. 
INTRODUÇÃO
2.1. Cargas Elétricas
Chamam-se partículas fundamentais às partículas constituintes do átomo (antigamente eram chamadas partículas elementares, mas, depois se descobriu que várias delas podem se desdobrar em duas ou mais partículas, isto é, não são elementares).
Atualmente conhecemos onze partículas fundamentais cuja existência está definitivamente comprovada. Além dessas, há várias que foram descobertas recentemente e cujas propriedades não são bem conhecidas.
Dentre elas as mais conhecidas são: o próton (carga ~1,6x10-19), o elétron (carga ~-1,6x10-19) e o nêutron (carga nula). Diz-se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Esta condição é chamada de Equilíbrio Eletrostático.
No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Para reproduzir estes processos é utilizado um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff ou gerador eletrostático de correia.
A Lei de Coulomb
Esta lei, formulada por Charles Augustin Coulomb, refere-se às forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa desprezível.
“A força de atração ou de repulsão entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto do módulo das cargas elétricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas”.
Efeito Corona
O efeito Corona é também conhecido como fogo de Santelmo. O efeito corona é um fenômeno relativamente comum em linhas de transmissão com sobrecarga. Devido ao campo elétrico muito intenso nas vizinhanças dos condutores, as partículas de ar que os envolvem tornam-se ionizadas e, como consequência, emitem luz quando a recombinação dos íons e dos elétrons.
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ELETROSCÓPIO DE FOLHAS
O Eletroscópio de folhas é um aparelho que se destina a indicar a existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado, os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas, dentre elas as mais conhecidas são os prótons (cargas positivas), o elétrons (cargas negativas), e os nêutrons (cargas nula), quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons este permanece neutro, está condição é chamada de equilíbrio eletrostático. Este equilíbrio poderá ser desfeito através do processo chamado de eletrização, podendo ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é dada quando se atrita dois corpos, como por exemplo, o caso realizado nas outras experiências, ou seja, o canudo atritado com o papel higiênico, ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários. Eletrização por contato: Quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado, ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal, têm-se um bastão carregado e uma esfera neutra inicialmente, ao tocar-se a esfera com o bastão verifica-se que a esfera adquire a carga de mesmo sinal daquela presente no bastão. Eletrização por Indução: Este processo de eletrização é totalmente baseado no princípio da atração e repulsão, já que a eletrização ocorre apenas com a aproximação de um corpo eletrizado (indutor) a um corpo neutro (induzido), porém, ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários. Os materiais podem ser classificados também pela sua capacidade de trocar elétrons, ou seja, a quantidade de elétrons livres que podem circular de um corpo para o outro. Os chamados condutores são aqueles materiais onde há uma maior facilidade para que haja a troca de elétrons, como a água de torneira, o corpo humano e os metais. Já o não condutor, ou isolante, são aqueles materiais onde não é possível que haja a troca de elétrons, pois a quantidade de elétrons livres é nula ou quase nula. Material Isolante: São materiais que possuem grande dificuldade em ceder ou receber elétrons livres. Tal fato ocorre porque na última camada dos átomos que compõem o material, chamada de camada de valência, os elétrons estão fortemente ligados ao átomo. Material Condutor: São os materiais que possuem muita facilidade em ceder e receber elétrons, pois em sua camada de valência os elétrons têm uma fraca ligação com átomo. Assim como existe os condutores e isolantes, existe também um meio termo entre eles que são os chamados semicondutores. Esse tipo de material, como o silício (Si) e o germânio (Ge), é muito utilizado na indústria eletrônica. Na física, lei de Gauss é a lei que estabelece a relação entre o fluxo elétrico que passa através de uma superfície fechada e a quantidade de carga elétrica que existe dentro do volume limitado por essa superfície. A lei de Gauss é válida para qualquer situação, com campo uniforme, ou não, e para qualquer tipo de superfície fechada, também denominada superfície Gaussiana. Todavia, para ser operacionalmente útil ela deve ser usada apenas em determinadas circunstâncias. Uma circunstância favorável ocorre quando a superfície Gaussiana é tal que o produto escalar entre o campo e o vetor superfície é facilmente obtido Isso é sempre possível quando a distribuição de cargas apresenta alta simetria. Existem três tipos de simetrias que facilitam o uso da lei de Gauss Simetria planar; Simetria cilíndrica ou axial Simetria esférica A simetria planar aplica-se no caso de uma distribuição de cargas num plano infinito, ou no caso em que se possa fazer a aproximação de plano infinito. Por exemplo, um plano finito pode ser considerado infinito, se o campo elétrico for calculado num ponto muito próximo do plano. Isto é, se a distância do plano ao ponto for muito menor do que as dimensões do plano. A simetria cilíndrica, ou axial, aplica-se no caso de uma distribuição linear infinita. Existem dois casos clássicos: Linha infinita de cargas; Cargas distribuídas num cilindro infinito. De modo análogo ao caso anterior, um cilindro finito pode ser considerado infinito em determinadas circunstâncias. Existem dois casos típicos de simetria esférica: Carga puntiforme; Distribuição esférica de cargas. A Eletrostática é basicamente descrita por dois princípios, 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. 
 
 Figura 1 – Eletroscópio de Folhas.
Gerador de Van de Graaff
O Gerador Van de Graaff foi projetado e construídopelo engenheiro americano, Robert Jemison Van de Graaff (1901 – 1967) que se dedicou ao estudo e a pesquisa de Física Atômica.
Em 1931 o Gerador Eletrostático de Alta Voltagem (Gerador Van de Graaff) já era usado para acelerar partículas, indispensável para desvendar a constituição do átomo.
A máquina de Van de Graaff tinha bolas de alumínio com 4,5 metros de diâmetro e produzia tensão de aproximadamente 2 milhões de volt e foram montadas em trilhos para facilitar os respectivos deslocamentos.
Os aceleradores de Van de Graaff sofreram desenvolvimento tecnológico dando lugares ao hoje conhecido como “aceleradores Pelletron”.
 É um dispositivo que, ao armazenar cargas elétricas no seu terminal esférico, pode gerar alta tensão (cerca de 100.000 volts).
Primeiramente, no contato entre a superfície interna da   correia de borracha com a do rolete inferior (PVC) ocorre separação de cargas elétricas:  o rolete fica negativo e a superfície interna da correia fica positiva.
Em segundo lugar, por Efeito Corona íons positivos do ar são depositados na superfície externa da correia que são transportadas e recolhidas pelo terminal esférico onde se acumulam gerando alta tensão elétrica.
 
Figura 2 – Gerador Eletrostático de Van de Graaff.
DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR
Essa distribuição de cargas irá depender do formato geométrico do condutor de acordo com os seguintes casos:
Condutor esférico isolado: É o caso mais simples, onde há uma distribuição rigorosamente uniforme, e em toda sua superfície, a densidade superficial é constante.
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Figura 3 – Condutor Esférico Isolado.
Condutor alongado: neste caso, há uma concentração muita grande de cargas elétricas, por causa de uma repulsão, com isso a densidade superficial, torna-se muito mais elevada.+
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Figura 4 – Condutor Alongado.
Corpo pontiagudo: neste caso, o corpo irá apresentar uma ponta com uma densidade de cargas elétrica bem acentuada.+
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Figura 5 – Condutor Pontiagudo.
MATERIAL NECESSÁRIO
Gerador eletrostático;
Cabeça esférica de 250 mm de diâmetro;
Cuba cilíndrica;
Esfera com cabo;
Cabo flexível, preto, 1 metro, com pinos de pressão;
Cabo flexível, vermelho, 1 metro, com pinos de pressão;
Lâmina de alumínio;
Suporte para o eletroscópio com pino de pressão;
Cabo de força;
Fita adesiva,
QUESTIONAMENTOS INICIAIS 
 
a) Cite três partículas fundamentais do átomo com o valor e o sinal de suas cargas elétricas.
	PARTÍCULAS
	Próton
	Nêutron
	Elétron
	VALOR E SINAL DA CARGA ELÉTRICA
	+ 1
	0
	– 1
b) O que você entende por uma carga elétrica?
R = A carga elétrica é uma propriedades das partículas elementares que compõem o átomo, sendo que a carga do próton é positiva e a do elétron negativa.
c) Expresse a lei das cargas de Coulomb.
R = A força de atração ou de repulsão entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto do módulo das cargas elétricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas
d) Compare a eletrização por atrito (contato) com a eletrização por indução.
R = No atrito, experimentalmente comprova-se que ao se atritarem dois corpos neutros de materiais diferentes, um deles retira elétrons do outro, um ficando eletrizado com carga negativa, enquanto o outro adquire carga positiva.
Eletrização por contato é quando dois ou mais corpos condutores são colocados em contato, estando pelo menos um deles eletrizado. 
Eletrização por indução é quando aproximamos um condutor eletrizado de um neutro, provocamos no condutor neutro uma redistribuição de seus elétrons livres, que é denominado indução eletrostática. Ao final, os dois corpos estarão eletrizados e com cargas elétricas opostas.
e) Classifique os materiais que fazem parte do gerador eletrostático: haste acrílica, roletes, plaquetas, e esfera, quanto a bons condutores elétricos ou maus condutores elétricos.
	MATERIAL
	CLASSIFICAÇÃO
	Haste Acrílica
	Mau condutor
	Roletes
	Mau condutor
	Plaquetas
	Bom condutor
	Esfera
	Bom condutor
MONTAGEM
Fixe o eletrodo com o gancho na esfera do gerador. Coloque a lâmina de alumínio com as duas extremidades com o mesmo tamanho do eletrodo.
Figura 6 – Gancho do Eletrodo e a Lâmina de Alumínio no Gerador Eletrostático.
 ATIVIDADES
9.1. Ligue o aparelho por alguns instantes e torne a desligá-lo. Comente o 
observado na lâmina. Justifique em termos de distribuição de cargas.
R = O papel de fora se repele do capacete, já internamente, o campo elétrico é neutro, não ocorrendo nada com o papel.
9.2. Encoste a esfera com o cabo na cabeça esférica do gerador. Justifique o 
observado.
R = Aproximando a esfera com cabo na cabeça esférica verifica-se pequenos raios (indução). Já quando a esfera com cabo é encostada na cabeça esférica do gerador, ela é descarregada (descarga corona) e o papel no seu interior volta à posição normal.
9.3. Retire a cabeça esférica do gerador e a coloque apoiada sobre a cuba 
cilíndrica. Mantenha a conexão elétrica entre a cabeça esférica e o gerador.
Figura 7 – Cabeça Esférica Retirada do Gerador Eletrostático.
Fixe uma tira de papel alumínio internamente (1) e outra externamente (2) à cabeça esférica, conforme detalhe da Figura 8.
9.4. Ligue o gerador por alguns segundos e torne a desligá-lo. Comente e justifique 
o observado, tanto internamente quanto externamente à cabeça esférica em termos de distribuição de cargas.
R = A esfera é carregada negativamente no seu externo, e como o papel alumínio é neutro a esfera acaba passando elétrons e se repelindo. Já em seu interno o campo elétrico é neutro, não acontecendo nada com o papel.
 CONCLUSÃO
O gerador de Van de Graaff funciona como um gerador de cargas, capaz de produzir alta tensão. Isso ocorre através do contato entre os elementos do próprio gerador. Como em um condutor o campo elétrico é nulo no se interior as cargas elétricas produzidas tendem a se deslocar para o ponto de maior superfície, ou seja, a parte externa do mesmo, sendo ele no experimento a esfera. Assim as cargas elétricas produzidas se distribuem no seu exterior devido ao fato da blindagem eletrostática.
Existem alguns materiais que apresentam características de condução por apresentar ligações de elétrons na sua composição, assim como os isolantes não conduzem por apresentarem ligações fortes, sendo que em um simples experimento com um circuito elétrico podemos comprovar essas características.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ÉFísica. Disponível em: http://efisica.if.usp.br/moderna/materia/particulas-fundamentais/> Acesso em: 19 de agosto de 2016.
InfoEscola. Disponível em: <http://www.infoescola.com/fisica/gerador-de-van-de-graaff/> Acesso em 18 de agosto de 2016.
HALLIDAY, David; RESNIK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física 3: Eletromagnetismo. 4ed.:LTC.1960. Disponível em: https//umadosedeinteligencia.files.wordpress.com/2014/09/física_3_haliday.pdf. Acesso em: 17/08/2016.
InfoEscola. Disponível em: <http://www.infoescola.com/eletricidade/a-lei-de-coulomb/> Acesso em 18 de agosto de 2016.
SóFísica. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/leidecoulomb.php> Acesso em 17 de agosto de 2016.
HALLIDAY; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. 8. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.a, 2009.