Atividade prática de física eletricidade, experimentos 29,30,31,32,33

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Experimento 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).
rocedimento 
1-Abra o Virtual Physics e clique em Capacitors na lista de experimentos. O laboratório virtual 
vai abrir a bancada de circuitos elétricos (Circuits)
Atividade Prática
Data Início: 06/11/2017 18:00:00
Data Fim: 18/12/2017 23:59:59
A Atividade Prática de Física Eletricidade será realizada a partir da utilização do Laboratório Virtual de Física (virtual lab, 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 azul que se encontra sobre a mesa (workbook).  
 
CLIQUE PARA EXIBIR
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).  
O aluno deverá fazer um Relatório Cientifico para os experimentos 31 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.
O aluno deverá realizar os experimentos 29, 30 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 31 e 32) como os trabalhos (referente aos experimentos 29, 30 e 33) deverão ser postados no AVA (em formato .doc ou .pdf) no link Trabalhos até o dia 18/12/2017.
Aluno pode selecionar corretor: Não
Seleção de corretor é obrigatória: Não
Atividade em Grupo: Não
Utilizar grupo da sala (Aluno não poderá escolher grupo): Não
Atenção: Não sei que nota tirei no trabalho.
29 O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas 
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? 
O ponto luminoso se move para a esquerda. O ponto iluminado (Indicador da movimentação de cargas (-q)) sofre um desvio devido a influência do aumento de potencial do campo elétrico. 
 6- Aumente a corrente elétrica do canhão de elétrons para 1ª, clicando acima do dígito d as 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? 
O ponto luminoso se move p ara a direita. Aumentando a corrente elétrica o s pontos iluminados ficam menos sensíveis ao efeitos do campo elétrico. 
 
7- O que acontece com o ponto luminoso quando você aumenta a energia cinética do feixe de elétrons? Por quê? 
O ponto luminoso se move para a direita. Quanto maior for a energia cinética dos elétrons emitidos pelo canhão de elétrons, menos sensíveis eles serão aos efeitos do campo elétrico externo aplicado para tentar desviar sua trajetória. 
 
9- Devolva o canhão d e elétrons arrastando para ao balcão d o 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? 
No centro da tela. 
10- Altere o campo elétrico de V (volts) para kV (quilovolts) clicando no botão acima da unidade (tem que aparece r uma mãozinha), observe que o movimento do ponto luminoso enquanto você aumenta a diferença de potencial d e 0 kV para - 5,9 kV, é pequeno. Qual o lado que o ponto luminoso se deslocou? 
O ponto luminoso se deslocou levemente para a esquerda. 
 
11- Por que é necessário uma diferença de potencial maior para mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons? 
Porque a energia das partículas alfa é muito maior do que a dos elétrons, pois elas são maiores tanto em massa quanto em carga. 
 
 
12- Qual o comportamento do feixe quando mudamos o sinal para positivo? 
Vemos que o feixe de partículas alfa se desloca para a direita. 
13- Do que é formada uma partícula alfa? 
Uma partícula alfa é o núcleo de um átomo de hélio, ou seja, tem 2 prótons.
30 Capacitores
Entender o armazenamento de energia potencial elétrica observando a relação entre a fase de carga e descarga de um capacitor. 
 
1 Introdução. 
Capacitores são componentes que armazenam energia em u m campo elétrico, acumulando desequilíbrio interno de carga elétrica. Eles são constituídos de duas p lacas condutoras separadas por um material dielétrico. A carga é armazenada nas placas condutoras. Porém, como cada placa armazena cargas iguais, a carga total do dispositivo é sempre nula. 
A propriedade de armazenar energia elétrica sob a forma de campo elétrico é denominada capacitância, e é medida em Fara ds(F). A capacitância pode ser calculada dividindo -se a quantidade de carga armazenada pela diferença de potencial entre as p lacas. Neste experimento, examinaremos os diferentes capacitores e a voltagem máxima em que eles operam. 
 
2 Procedimento Experimental. 
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 e elevação de tensão a cada 10s. Para dar início ao experimento, clique na prancheta do lado direito e selecio ne o item 6 , Charging Capacitor. Seja rápido pois tem que medir a tensão cada 10s, talvez precise de alguém para ajudar a cronometrar. Anote todos os dados até o capacitor chegar em 10 V. 
 
3 Análise e Conclusão 
Tabela de carga do capacitor tensão em função do tempo:
Tabela de dados
	Medida
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
	Tempo(S)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
	Tensão (v)
0
111
205
300
399
495
590
683
780
868
960
10
Gráfico tensão (V) em função do tempo (s)
5- Se precisarmos armazenar mais energia, temos que aumentar a capacitância. Por quê? 
Porque a quantidade de cargaque será armazenada é limitada pela capacitância. 
 
6- Se precisarmos diminuir o tempo d e carga de um capacitor quais os componentes que podemos alterar no circuito? 
Podemos alterar o s resistores. A função do resistor R é controlar o tempo de carga e descarga do capacitor. O tempo de carga depende diretamente d o produto RC. O capacitor irá permitir a passagem de uma quantidade determinada de corrente, para que o capacitor possa se carregar. 
Logo, se for acrescentado u m resistor em serie n o circuito , ele aumentará o tempo de carga e descarga, pois a corrente teria uma maior dificuldade para se encontrar ao capacitor. 
 
7- Agora vamos descarregar o capacitor, clique no botão Reset La b no canto inferior da mesa. Clique na prancheta do lado direito e selecione o item 7, Discharging Capacitor, descarregando o capacitor, onde temo s um circuito de descarga de um capacitor. Anote na tabela os valores da tensão a cada 5s de tempo de descarga até chegar em 0V, em seguida realize os gráficos da tensão em função do tempo. 
 
Tabela de dados
	Medida
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
	Tempo (S) 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
	Tensão (v) 
10V
6,622
4,329
2,769
1,787
1,168
0,704
0,446
0,276
0,164
0,105
0,068
0,041
0,025
0,015
0,009
0,006
0,003
0,002
0,000
Gráfico tensão (V) em função do tempo (s)
8- Porque nos aparelhos eletrônicos existe uma advertência para tomar cuidado ao abrir? 
Porque os capacitores podem estar carregados, onde mesmo desligado pode ocasionar acidentes como explosão do capacitor e choque elétrico. 
 
4 Conclusão 
Neste experimento, compreendeu-se a importância da constante de tempo na carga de um capacitor, em um circuito. Capacitores sã o componentes que armazenam energia em um campo elétrico, acumulando desequilíbrio interno de carga elétrica. Eles são constituídos de duas placas condutoras separadas por um material dielétrico. A carga é armazenada nas p lacas condutoras. 
Porém, como cada placa armazena cargas iguais, a carga total do dispositivo é sempre nula. 
 
 
 5 Referências 
FÍSICA I - MECÂNICA Autor: Sears & Zemansky / Young & Freedman 
Halliday, Resnick, Walker, Fundamentals of Physics, John W iley & Sons, Nova York (1997), 5 
ed. 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor SCRIBD
31- Corrente Elétrica
Resistor Simples 
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. 
Resistores em Série 
7-Vamos medir a corrente que entra e a corrente que sai e m cada resistor e preencher a tabela abaixo.
8- Observando a tabela de dados qual é a conclusão? 
Em um circuito com resistores ligado s em série, a corrente q ue passa sob cada resistor é a mesma. Ela dependerá, naturalmente, da resistência total do circuito (no caso, a soma d e três resistências em série) e da voltagem fornecida, mas, em todos os casos, a corrente “antes” ou “depois” de dado resistor é sempre a mesma para circuitos DC. 
 
Resistores em paralelo 
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. 
Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os resistores são ligados um e m seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente elétrica. 
11 - O que acontece com a diferença de potencial em cada resistor num circuito em paralelo? 
Eles estão sujeitos à mesma diferença de potencial (ddp), mas são percorridos por correntes elétricas diferentes, que são proporcionais ao valor de cada um. 
3 - No circuito paralelo o que acontece com as correntes em cada resistor? 
Eles são percorridos por correntes elétricas diferentes, que são proporcionais ao valor de cada um. como a carga não pode se a cumular nem se r extraída, a corrente total deve ser igual à soma das correntes que passam nos resistores. 
4 - Podemos considerar um circuito formado de resistores como um único resistor? 
Sim. Se tivermos apenas 1 resistor de resistência R sub metido à mesma diferença d e potencial V, a corrente “antes” e “depois” dele ainda será a mesma e com a mesma intensidade. 
5 - Na física, quais analogias podem fazer do conceito de corrente elétrica com a hidráulica? 
No caso de o circuito estar ligado e m paralelo, a analogia correta se ria a de uma bomba ligada a vários canos em paralelo, dando a todos a mesma impulsão, ao mesmo tempo. Logicamente a corrente será uma em cada cano, e seus valores serão dados pela maior ou menor dificuldade em passar por aquele cano. Assim, o que é igual para cada cano é a força propulsora. 
 No circuito em paralelo, a bomba é a bate ria ou fonte, e os canos em paralelo são os resistores. 
Obviamente cada resistor terá sua própria corrente . 
 
6- Qual a diferença de corrente elétrica convencional e corrente real ou eletrônica? 
A corrente elétrica consiste no movimento ordenado d e cargas elétricas, através de u m condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real quando o sentido do movimento parte d o polo negativo para o ponto positivo do polo (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional é quando o sentido do movimento parte do polo positivo para o polo negativo (consiste no movimento de cargas positivas).
32 Circuitos em Série e em Paralelo
A associação de resistores é muito comum em vários sistemas, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados. 
 
 
 
1 Introdução. 
A associação de resistores é muito comum em vários sistema s, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados. 
Em uma associação em série d e resistores, o resisto r equivalente é igual à soma de todos os resistores que compõem a associação. A resistência equivalente de uma associação em série sempre será maior que o resistor de maior resistência da associação. 
Em uma associação em paralelo d e resistores, a tensão em todos os resistores é igual, e a soma das correntes que atravessam os resistores é igual à resistência do resistor equivalente (no que nos resistores em série, se somava as tensões (V), agora o que se soma é a intensidade (i)). 
A resistência equivalente de uma associação em paralelo sempre se rá menor que o resistor d e menor resistência da associação. 
 
 
 2 Procedimento Experimental.
1- 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 a o 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 movimentaro resistor é só clicar no símbolo e quando aparece um ponto azul você pode movimenta-lo. Para fazer as conexões você clica n a extremidade d o 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 resisto r 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 p ara 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. 
 
3 Análise e Conclusão 
6-Utilizando o multímetro, no modo para medir a corrente e a diferença de potencial passando em cada resistor. No esquema, o símbolo p ara 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 m esmo 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 n o 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 lado s do resistor.
7-Em seguida, utilizando os mesmos resistores com seus respectivos valores monte um circuito em paralelo. 
 
8- Utilizando o voltímetro na escala V DC e o amperímetro I DC realize a s medidas de tensão e correntes em cada um dos 5 resistores usados no item 4 d a tabela. Faça as medições e preencha 
a tabela abaixo. 
9-Qual grandeza que permanece constante e o que varia no circuito em série? 
A corrente é mantida constante e a voltagem é variada ao longo de cada resistor. 
10-O que permanece constante e o que varia no circuito em paralelo? 
A voltagem é mantida constante e a corrente que passa sob cada resistor é variada. 
11- Resumindo qual a diferença de um circuito em série e um circuito em paralelo? 
No circuito em série a corrente é a mesma e o que é varia a voltagem. No circuito em paralelo a voltagem é a mesma e o que varia é a corrente. 
 
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 a s lâmpadas em 50V. Verifique se acendem. Se retirar uma lâmpada, o que acontece? 
O circuito estando e m série se tirarmos uma das lâmpadas do circuito, a outra lâmpada apaga -se instantaneamente. Num circuito elétrico, os elétrons deslocam -se do polo positivo (+) para o polo negativo (-). Ao retirar uma das lâmpadas do suporte, o fluxo de elétrons no fio elétrico é impedido. 
 
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? 
A luminosidade das lâmpadas é muito maior do que quando ligadas em série. 
As lâmpadas funcionam de forma independente uma da outra, se uma das lâmpadas é retirada, a outra lâmpada continua acesa. 
 
4 Conclusão 
Concluímos que a montagem de um circuito depende de sua finalidade e que cada um possui uma particularidade em um circuito em série obtemos um único valor de corrente ao longo do circuito e que os valores da diferença de potencial e da resistência são inversamente proporcionais entre si, já em um circuito em paralelo o valor da diferença de potencial é constante em todo o circuito e que os valores da corrente e d a resistência são proporcionais entre si. Concluímos também que para realizarmos uma correta m edição do valor da corrente, em circuito em série, utilizando o amperímetro devemos utilizá-lo em série e devemos utilizar o voltímetro em 
paralelo para registrarmos um correto valor da voltagem em um circuito em paralelo. 
 
 
 5 Referências 
1 – HALLIDAY, David; HESNICK, Robert; W ALKER, Jearl. Fundamentos de 
Física. Vol. 3, 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. p. 114, 138, 141. 
 
2 – Associação de Resistores. Disponíve l em: 
<http://www.efeitojoule.com/2008/07/associacao-de-resistores.html>. 
 
3 – YOUNG, Hug D.; FREDMAN, Roger A. Física III: eletromagnetismo. 12. 
ed, São Paulo: Pearson Addison W esley, 2009.p. 169.
33 O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas. 
 
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? 
O ponto iluminado é transladado para a direita. Pela regra da mão direita, sabendo que a carga dos elétrons é negativa, podemos inferir que o campo magnético atua na direção vertical, no sentido de cima para baixo. 
5- Diminua o campo magnético para 20 μT, o que acontece com o ponto luminoso? Por quê? 
O ponto iluminado é transladado para a esquerda. Quanto menor o campo magnético aplicado, 
menor é a deflexão sofrida pelo feixe de elétrons. 
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? 
O ponto na tela fica piscando. Isso demonstra que o feixe original d e elétrons permanece inalterado, já que o campo magnético está nulo, inicialmente. 
 
7- Para desviar mais o feixe de elétrons, quais parâmetros você mudaria? 
Aumentaria a intensidade do campo magnético. 
 
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? 
O ponto luminoso se deslocou para a esquerda. Sob as mesmas circunstâncias, entre tanto, os elétrons eram cada vez mais defletidos para a direita, conforme crescia a intensidade do campo. 
Sabendo que a carga do elétron é negativa e que eles são defletidos em determinada direção , no caso anterior para a direita, ao observar que as partículas alfa são de fletidas na direção oposta, podemos imediatamente inferir que elas possuem uma carga oposta à do elétron, ou seja, positiva. 
 
11- Qual o motivo de se aumentar o campo magnético para desviar as partículas alfa comparado ao feixe de elétrons? 
Porque a energia das partículas alfa é muito maior do que a dos elétrons, pois elas são maiores tanto em massa quanto e m carga. Uma partícula alfa é o núcleo de um átomo de hélio, ou seja, tem 2 prótons e, portanto, o dobro da carga de um elétron (em módulo), semcontar que a massa do núcleo de hélio é tremendamente maior do que a massa de um único elétron. Por esses motivos, é mais difícil de fletir uma partícula alfa ao aplicar um campo magnético externo do que fazer o mesmo para um elétron. 
 
12-Por que somente as partículas em movimento são desviadas pelo campo magnético? 
Pois a força magnética que atua sobre uma partícula tem sua intensidade diretamente proporcional à carga da partícula, à velocidade da partícula, ao campo magnético aplicado e ao seno do ângulo formado entre a direção do campo magnético e a direção em que a partícula se move. 
13- Qual é a carga de uma partícula alfa e como ela é formada? 
A carga das partículas alfa é positiva. Uma partícula alfa é formada por dois núcleos, ou seja, dois prótons e dois nêutrons. Este tipo de partícula é denominada núcleo de hélio, porque este elemento possui dois prótons e dois nêutrons também. 
14- Cite exemplos de aplicações na atualidade. 
Televisões de tubo, aparelhos de ressonância magnética.