Aula Completa Fis Exp III - Canuto (AV2)

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Bibliografia Recomendada:
Fundamentos de Física - Resnick Halliday, Walker
Eletricidade - Magnetismo
Carga Elétrica
-
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+ +
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+
+
Seda
bastão de vidro
atritado com seda
+
+
+
+
+
+
- -
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-
-
-
-
bastão de ebonite
atritado com lã
Lã
Colocando-se o bastão de vidro próximo ao ebonite, ocorre atração entre eles.
Colocando-se os bastões de vidro próximos, um em relação ao outro, verifica-se repulsão entre eles. O 
mesmo ocorre com os bastões de ebonite. Portanto:
"Cargas de sinais iguais se repelem"
"Cargas de sinais oposto se atraem"
Gerador de Van de Graaf:
Esfera oca
Coluna oca
Base de sustentação
fio condutor
Esfera oca
correia de borracha
escovinha metálica
motor
Física Experimental III
quinta-feira, 20 de fevereiro de 2014
21:00
 Página 1 de Fis Exp III 
1) Se você tocar com uma das mãos a cúpula do gerador de Van de Graaf, seus cabelos podem arrepiar. 
Explique:
R: No momento em que o corpo se encontra no mesmo potencial do gerador, os cabelos, de mesma carga 
elétrica, irão se repelir.
2) Explique porque seus cabelos NÃO arrepiam se você tocar a esfera com as mãos.
R: Caso haja passagem de corrente elétrica pelo corpo, não haverá mais concentração de carga, evitando 
repulsão dos fios de cabelo.
3) Alguns objetos leves são atraídos por um pente plástico carregado, e após encostarem no pente são 
imediatamente repelidos. Explique porque isso acontece.
R: Objetos leves inicialmente possuem carga neutra. Após serem atraídos pelo pente carregado, acumulam 
carga de mesmo valor, causando repulsão.
4) O gerador Van de Graaf produz corrente elétrica no ar atmosférico que o envolve. Como isso acontece.
R: O potencial elétrico do gerador causa a ionização das moléculas de ar em volta do mesmo.
5) Como ocorre a descarga no Gerador Van de Graaf?
R: Na aproximação de objetos na esfera, o ar ionizado é utilizado como "condutor" de elétrons.
6) O gerador de Van de Graaf produz campo elétrico? Por quê?
R: Sim, pois forma uma região eletrostática em volta da esfera.
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
F1 F2
F1 > F2
Questões
domingo, 2 de março de 2014
22:14
 Página 2 de Fis Exp III 
Q > 0
●
1
q0
1F
r
2
q0
2F
r
Campo Elétrico:
É a região do espaço modificada por uma distribuição de cargas com propriedades elétricas.
Vetor Campo Elétrico:
q0 > 0
Q
P
E
r
��
0q
FE
r
r
=
0q
F
E
r
r
=
����. ��	
��
�	����
� =
����. ��	���ç�
����. ��	
����	����
�
No SI:
Unidade de campo elétrico: 
�
�
= ����
●●
●
1
23
1E
r
2E
r
3E
r
²
.
4
1
0 r
QE
εpi
=
²
²100,9
4
1 9
0 C
Nm
×=
εpi
Q > 0
●
r
E
r
Q > 0
●
r
Q < 0
●
E
r
E
r
Campo Elétrico
quinta-feira, 6 de março de 2014
21:00
 Página 3 de Fis Exp III 
1 - Qual a intensidade de uma carga pontual que criaria um campo elétrico de 1,0 N/C em pontos 
afastados de 1,0m?
2 - Qual a intensidade de uma carga pontual cujo campo elétrico a uma distância de 50 cm possui 
intensidade de 2,0 N/C?
²
.
4
1
0 r
QE
εpi
=
Solução:
1)
²0,1
).²10.0,9(0,1
29
1
m
QCNmNC
−
−
=
219
29
1
..10.11,0
²10.0,9
²0,1.0,1 CC
CNm
mNCQ −
−
−
==
CQ 910.11,0 −=
Exemplos
quinta-feira, 6 de março de 2014
21:30
 Página 4 de Fis Exp III 
Região do Espaço Modificada por propriedades elétricas em 
decorrência da presença de uma distribuição de cargas 
elétricas
●
Linhas de Força:
Linhas orientadas que indicam a direção e o sentido da força elétrica que atuaria em cada ponto sobre uma 
carga elétrica que fosse colocada nele.
Propriedades:
1) Nas regiões onde as linhas de força estão mais próximas o campo é mais intenso.
2) O vetor campo elétrico é tangente a ua linha de força e tem o sentido desta.
Linhas de uma carga 
puntiforme positiva
Linhas de uma carga 
puntiforme negativa
Q > 0 45°Q < 0
●Q
���
���
���
q0
q0
Campo Elétrico
quinta-feira, 13 de março de 2014
21:00
 Página 5 de Fis Exp III 
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- +
- +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Linhas de força devidas a um par de placas plana e 
paralelas com cargas de sinais contrários
Geração do campo Elétrico
Formação das linhas de força
Experiência Linhas de Força
domingo, 16 de março de 2014
18:27
 Página 6 de Fis Exp III 
Representa a dificuldade que um condutor oferece a passagem da corrente elétrica no seu interior.
Intensidade da corrente elétrica:
ΔQ é a carga que atravessa a secção reta do condutor no tempo Δt.
No SI:
ΔQ → C (Coulomb)
Δt → s (segundo)
1,0 
�
 
= 1.0A (ampère)
� =
Δ!
Δ�
Lei de Ohm:
A voltagem entre dois pontos de um condutor é proporcional a intensidade de corrente que o percorre.
Ou seja: V = R x i
● ●
A B
i V dado em VOLTS (V)
R dado em OHMS (Ω)
i dado em AMPÈRES (A)
Para um condutor ôhmico, R é constante quando a temperatura se mantém constante.
Resistência Elétrica (R)
quinta-feira, 20 de março de 2014
21:00
 Página 7 de Fis Exp III 
1) Alguns objetos leves são atraídos por um corpo carregado. Ao encostarem no corpo, são imediatamente 
repelidos. Por quê?
R: Ao encostar no corpo carregado, objeto adquire a mesma carga do campo elétrico produzido, ocorrendo a 
repulsão.
2) A tabela seguinte mostra os valores da voltagem e os respectivos valores da corrente que percorre um 
resistor. Mantida constante a temperatura, o resistor pode ser considerado ôhmico? Justifique.
V (volts) i (A)
0,40 0,20
0,62 0,30
1,60 0,90
2,40 1,30
2,80 1,40
3,20 1,50
R (Ω)
2
2,1
1,8
1,8
2,0
2,1
R: Sim, pois só será considerado ôhmico se o valor da 
resistência for constante com a variação de V/i. Como os 
valores de R estão próximos, os resistores podem ser 
considerados ôhmicos.
" = #. �			# =
"
�
3) Classifique em ordem crescente as regiões onde o campo elétrico é mais intenso.
A B C
R: Quanto mais próximas as linhas de 
força, mais intenso é o campo elétrico, 
Logo, a ordem crescente é:
B → A → C
4) Com relação às cargas +2q e +5q: existe, entre elas, algum ponto onde o campo elétrico resultante é 
nulo? Qual?
0,20m
x 0,20 - x
A B
E’ E”
+2q +5q
R: Sim, como as cargas possuem o mesmo sinal, há um 
ponto onde o campo elétrico é nulo (E' = E"). Logo:
²
.
4
1
0 r
qE
piε
=
)²20,0(
5
²
2
)²20,0(
5
²
2
)²20,0(
5
.
4
1
²
2
.
4
1
00 xxxxx
q
x
q
−
=⇒
−
=⇒
−
=
piεpiε
xxxx −
=⇒
−
=
20,0
2,24,1
20,0
52
28,06,3
4,128,02,2
=
−=
x
xx
mx 08,0
6,3
28,0
==
A B
Questões para AV1
quinta-feira, 27 de março de 2014
21:05
 Página 8 de Fis Exp III 
5) Por que seus cabelos se arrepiam quando você toca com uma das mãos a esfera maior do gerador de 
Van de Graaf?
R: O corpo humano recebe a mesma carga do gerador ao contato com as mãos, causando repulsão 
entre os fios de cabelo.
6) Existe uma corrente de 5,0A que dura 4,0 min. a) Quantos coloumbs e b) quantos elétrons 
atravessam qualquer secção transversal do condutor neste intervalo de tempo?
a) CtIQ
t
QI 12006045. =××=∆=∆⇒
∆
∆
=
b)
19
19
19
19
10750
6,1
101200
106,1
1200
106,11
×=
×
=
×
=
×=
−
−
−−
xe
Ce
elétrons
7) Cite, se houver, algumas diferenças entre condutores e isolantes:
Os condutores se deixam atravessarpela corrente com mais facilidade (oferecem menor oposição).•
Os isolantes não permitem o deslocamento de carga internamente, apenas na região de contato, uma 
vez que tenha sido atritado.
•
Nos condutores, ao serem atritados, a carga se distribui pela superfície externa do material.•
Questões para AV1
quinta-feira, 27 de março de 2014
22:05
 Página 9 de Fis Exp III 
Associação de resistores em série:
Condutor que possui resistência.
O resistor equivalente é aquele que, percorrido 
pela mesma corrente i da associação, possui 
voltagem V = V1 + V2 + ... + Vn. 
R1 R2 R3
V2V1 V3
Req
V
i
i
A resistência equivalente de uma associação em série vale a soma das resistências individuais.
321321321321 ).(..... RRRRiRRRiRiRiRiRiRVVVV eqeqeq ++=⇒++=⇒++=⇒++=
Associação de resistores em paralelo:
A resistência equivalente:
a) Possui a mesma voltagem das resistências individuais;
b) É percorrida pela corrente i, igual a soma das correntes 
individuais, ou seja: i = i1 + i2 + ... + in.
eqR
Vi
R
ViiRV
R
ViiRV
R
ViiRV
=









=⇒=
=⇒=
=⇒=
3
333
2
222
1
111
.
.
.
Ou seja: o inverso da resistência equivalente vale a soma dos inversos das resistências individuais.
321321321
321
1111
.
111
RRRR
V
RRRR
V
R
V
R
V
R
V
R
Viiii
eqeqeq
++=⇒





++=⇒++=⇒++=
Resistor
quinta-feira, 3 de abril de 2014
21:00
 Página 10 de Fis Exp III 
Calcule a resistência da associação:
a)
Ω=





+++= 54,7
8
1
6
1
4
17eqR
Ω=+=





+++





++= 00,131,069,0
12
1
10
1
8
1
7
1
5
1
3
1
eqR
Ω=++=





++++





++= 77,1052,01025,0
8
1
4
1
7
110
14
1
12
1
10
1
eqR
b)
c)
Exercícios
quinta-feira, 3 de abril de 2014
21:30
 Página 11 de Fis Exp III 
Gráfico em papel milimetrado de V x I:
voltagem Intensidade de 
corrente
chave pisca-pisca
painel
multtimetro
Fazer gráfico V contra I:
I (A) V (volts)
1,2 3,4
1,7 4,4
2,1 5,2
2,7 6,4
3,3 7,6
3,9 8,8
(I) Corrente:
ΔG = (3,9 - 1,2)A = 2,7A
ΔL = 180mm
$ =
Δ%
Δ&
=
180��
2,7-
= 66
��
-
(V)Voltagem:
ΔG = (8,8 - 3,4)A = 5,4A
ΔL = 280mm
$ =
Δ%
Δ&
=
280��
5,4-
= 51
��
"
Escalas:
3,4
4,4
5,2
1,2
1,7 2,1 2,7
Alguns pontos podem não ficar 
alinhados devido a característica do 
material ohmico, perdas por conduçãos, 
aferição de instrumentos, etc.
Gráfico V x I
quinta-feira, 22 de maio de 2014
21:00
 Página 12 de Fis Exp III 
Corrente Induzida:
Sempre que um imã se aproxima (ou se afasta) de uma 
espira, surge na espira uma corrente elétrica (induzida).
S
N
galvanômetro
ch
Se o imã estiver em repouso, mas a área da espira variar por algum motivo, a corrente induzida na 
espira também aparece. Caso o movimento do imã (relativo à espira) se inverta, a corrente também 
inverte. Este fenômeno foi descoberto por Faraday.
R
E
Enquanto a corrente do circuito da direita estiver variando, 
também surge uma corrente induzida no circuito da esquerda.
Indução Eletromagnética
quinta-feira, 29 de maio de 2014
21:00
 Página 13 de Fis Exp III 
1- Gráfico de V x I em papel milimetrado.
2- Associação mista de resistores.
3- Força Magnética sobre uma carga elétrica movendo-se num campo magnético.
Exemplo:
q = 1,2 x 10-4C
1� = (40m/s)î + (60m/s)2̂
45� = (0,20T)î + (0,40T)2̂
vx vy
Bx Bx
)( BvqFm
rrr
×=
θsenBvqFm =
040,020,0
06040
ˆˆˆ kji
qFm =
zyx
zyxm
BBB
vvv
kji
qF
ˆˆˆ
=
4- Corrente elétrica induzida, produzida numa espira por um campo magnético variável.
S
N
medidor de corrente
5- Determine o ponto da reta que une as cargas Q1 e Q2, onde o campo elétrico resultante é nulo.
Q1 < 0 Q2 < 0
Roteiro AV2
quinta-feira, 5 de junho de 2014
20:30
 Página 14 de Fis Exp III