RELATÓRIO 1 DE FISICA 3 MODELO PRONTO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SÁ
NOME: ___________________________ 
Matricula:__________________________
 Turma: ___________________________
FISICA 3 EXPERIMENTAL
Relatório 1 Cargas Elétricas
2018
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	3
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	3
Carga Elétrica	3
Lei de Ohm	4
Lei de Coulomb	4
Campo elétrico	5
Lei de Gauss	6
Eletrização por atrito e gerador Van der Graff	7
Vento elétrico	7
Efeito Corona	8
Potencial Elétrico	8
Corrente Elétrica	9
PROCEDIMENTOS E RESULTADOS	10
Quantificação de cargas elétricas.	10
Lei de Ohm	10
Mapeamento Campo Elétrico	12
Eletrização por atrito e gerador Van der Graff	12
Efeito Corona	13
Vento ou sopro elétrico	14
DISCUSSÃO	14
CONCLUSÃO	14
BIBLIOGRAFIA	15
INTRODUÇÃO
A eletricidade é definida como a parte da ciência que estuda fenômenos que ocorrem graças à existência de cargas elétricas nos átomos que compõem a matéria. Lembrando que os átomos são formados por prótons (portadores de carga positiva), nêutrons, que ficam no núcleo atômico, e por elétrons (portadores de cargas negativas) localizados ao redor do núcleo, em uma região denominada eletrosfera.
Eletrostática é o campo que observa as cargas elétricas em repouso e abrange os conceitos de eletrização, força eletrostática, campo elétrico e potencial elétrico. 
Eletrodinâmica por sua vez estuda as cargas elétricas em movimento. Onde remete aos conceitos relacionados à corrente elétrica e aos circuitos elétricos com os seus componentes, como resistores, geradores e capacitores. 
Eletromagnetismo é a parte da eletricidade que compreende a relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, sendo eles a corrente elétrica produzida pela variação de campo magnético, tal como o campo magnético gerado por uma corrente elétrica.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Carga Elétrica
A carga elétrica é uma propriedade da matéria, são classificadas em dois tipos: positiva e negativa (prótons e elétrons). Os elementos de maneira geral têm a quantidade de carga positiva e negativa iguais, são eletricamente neutros. podemos confirmar que cargas iguais se repelem, e que cargas diferentes se atraem, de modo que não existe criação de cargas, é uma lei, apenas uma cede à outra, em outras palavras, um corpo se eletrifica quando passa a receber, dentro da lei da conservação das cargas.
As cargas podem ser medida pela seguinte formula: 
Q = quantidade de carga (C); n = número de elétrons ou prótons; e = carga elementar de 1,602x10-19 C.
Lei de Ohm
Um condutor com sua temperatura constante, a razão entre a ddp e a Corrente elétrica é igual a resistência elétrica, uma grandeza física. Sua equação é representada da na forma abaixo:
Onde:
U= é a tensão aplicada (ddp) medida em volts (V)
 I= Intensidade da corrente elétrica em Ampère (A)
R= é a resistência elétrica medida em ohm (Ω)
Lei de Coulomb
Charles Augustin Coulomb, no ano de 1725, fez uma estudo entre a intensidade da força eletrostática entre dois corpos carregados eletricamente. Cargas elétricas de sinais iguais se repelem e de cargas contrárias se atraem. 
 
P 	odemos calcular que as cargas elétricas de sinais iguais exercem uma força de as mantém distantes, e cargas de sinais iguais uma força de atração entre si. A lei de Coulomb determina que a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Segue formula: 
 
Campo elétrico
Campo elétrico aponta o local onde as forças elétricas estão concentradas por meio da ação das cargas elétricas puntiformes (corpo eletrizado cujas dimensões e massa são desprezíveis se comparadas às distâncias que o afastam de outros corpos eletrizados).
 
Já uma carga de prova, para os fins experimentais, é definida como um corpo pontual de carga elétrica conhecida, utilizado para detectar a existência de um campo elétrico, também possibilitando o cálculo de sua intensidade. A figura abaixo demonstra um campo elétrico e suas linhas imaginárias. 
Lei de Gauss
A lei de Gauss faz uma relação do fluxo elétrico resultante Φ de um campo elétrico, através de uma superfície fechada, com a carga resultante que é envolvida por essa superfície. Em outras palavras, a lei de Gauss relaciona os campos elétricos em pontos sobre uma superfície gaussiana (fechada) com a carga resultante envolta por essa superfície.
A lei de Gauss é expressada pela seguinte equação:
Onde temos:
ε0 = constante de permissividade elétrica no vácuo
Φ = fluxo elétrico resultante
q = carga elétrica envolvida (soma de todas as cargas)
A lei de Gauss nos permite saber qual a carga líquida no interior de uma superfície fechada mesmo sem medi-la. Basta apenas medir o fluxo elétrico.
Eletrização por atrito e gerador Van der Graff
O gerador de Van de Graaff funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Ao atingir a parte superior as cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas. Se durante o funcionamento do gerador aproximarmos o dedo ou um objeto de metal perceberemos leves descargas elétricas que ocorrem em razão da diferença de potencial (ddp). A imagem a seguir ilustra seu funcionamento.
Vento elétrico
Usando o gerador Van der Graff e uma vela, podemos reproduzir experimento de sopro elétrico ou vento elétrico. Após ligar o gerador e eletrizar a esfera, percebemos que a chama da vela se apagou por causa do sopro gerado. O vento que apaga a vela, tem origem no movimento dos íons formados nas proximidades da esfera, também conhecido como vento iônico. Devido ao alto potencial gerado pela esfera forma uma região com elevado campo elétrico. Através da imagem podemos ter uma melhor ideia:
Efeito Corona
O Efeito Corona é resultado decorrente do contato de um campo elétrico intenso e elevado com partículas de ar, umidade ou poeira. O resultado é a emissão de luz sempre que as partículas são ionizadas. A Corona pode ser positiva ou negativa, dependendo da polaridade do potencial elétrico. Este efeito pode ser aproveitado pelas indústrias e comércios para remoção de cargas elétricas indesejáveis em superfícies de aeronaves, fabricação de ozônio, limpeza de partículas de ar em aparelhos de ar-condicionado, no tratamento de superfície de filmes poliméricos e durante fabricação de microfones de escuta.
O Efeito Corona pode causar grandes transtornos, especialmente em caso de quedas na capacidade energética, podendo resultar na perda de centenas de quilowatts por quilômetro de condutor elétrico. Isso acontece principalmente em linhas de transmissão expostas a chuvas e garoas.
A imagem abaixo nos mostra Efeito Corona com mãos detalhes quanto aos efeitos na rede de alta tensão.
Potencial Elétrico 
É a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, de atrair ou afastar outras cargas elétricas O trabalho que uma carga elétrica realiza é análogo ao trabalho realizado pelas outras energias potenciais usadas no estudo de mecânica, ou seja: Se imaginarmos dois pontos em um campo elétrico, cada um deles terá energia potencial dada por:
Sendo o trabalho realizado entre os pontos: 
Portanto, por definição de potencial entre dois pontos (Va - Vb) é dada pela relação: VA-VB 
Corrente Elétrica
Corrente elétrica no campo da física, é o movimento ordenado de partículas carregadas de carga elétrica, ou pode ser o deslocamento de cargas dentro de um condutor, deve existir uma ddp nas extremidades, ou seja, só à corrente elétrica quando existe um consumidor. Como exemplo, podemos citar um circuito de iluminação que esteja alimentado por uma tensão, porém com o interruptor desligadonão à consumo, sendo assim não existe corrente, mas quando ligarmos a iluminação, ou seja, um consumidor, a corrente passa a existir.
Podemos ilustrar usando as imagens abaixo:
O cálculo da corrente podemos obter pela razão entre potência e a tensão, ou também pela razão entre a tensão e a resistência: ou 
PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Quantificação de cargas elétricas.
Para quantificação de carga elétrica, foi usado uma moeda de cobre de massa 4,07g, onde número atómico do cobre é Z= 29, e número de Avogadro é 6,02x1023, massa atômica 63,55g.
 x = 3.855x1022 29x3.855x1022 = 1.118x1024 elétrons. 
 1.118x1024 x 1.602x10-19 Q = 1.79X105C
Lei de Ohm
Objetivo é verificar a resistência do circuito elétrico que foi montado em laboratório. Usando uma protoboard, uma fonte de corrente contínua, um potenciómetro para alterar a tensão conforme o experimento solicita, seis resistores, um multímetro usado como amperímetro e outro como voltímetro. Circuito ligado em série, apenas o voltímetro ligado em paralelo. Veja na figura abaixo.
Sugerido pelo professor, foram feitas 20 anotações diferentes podemos chegar a tabela e gráfico onde podemos relacionar a corrente com a ddp e também com a potencia.
Podemos visualizar nas tabelas e gráficos abaixo:
TABELA DDP(V) x CORRENTE(A) E GRÁFICO (tabela 1 e gráfico 1)
	Corrente (mA)
	Tensão DDP (V)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,00255
	0,23
	
	
	
	
	
	
	
	0,00545
	0,53
	
	
	
	
	
	
	
	0,00877
	0,86
	
	
	
	
	
	
	
	0,01074
	1,04
	
	
	
	
	
	
	
	0,01284
	1,26
	
	
	
	
	
	
	
	0,01542
	1,51
	
	
	
	
	
	
	
	0,01777
	1,74
	
	
	
	
	
	
	
	0,02052
	2
	
	
	
	
	
	
	
	0,02325
	2,26
	
	
	
	
	
	
	
	0,02584
	2,52
	
	
	
	
	
	
	
	0,02778
	2,61
	
	
	
	
	
	
	
	0,03002
	2,94
	
	
	
	
	
	
	
	0,03316
	3,23
	
	
	
	
	
	
	
	0,036
	3,51
	
	
	
	
	
	
	
	0,03932
	3,82
	
	
	
	
	
	
	
	0,04191
	4
	
	
	
	
	
	
	
	0,04318
	4,17
	
	
	
	
	
	
	
	0,04568
	4,42
	
	
	
	
	
	
	
	0,047
	4,53
	
	
	
	
	
	
	
	0,04819
	4,66
	
	
	
	
	
	
	
POTÊNCIA(W) x CORRENTE(A) E GRÁFICO (tabela1 e gráfico 2)
	Corrente (mA)
	Potência = R x i2
(W)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,00255
	0,00059415
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,00545
	0,00289395
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,00877
	0,0075422
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,01074
	0,01115886
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,01284
	0,0161784
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,01542
	0,02331504
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,01777
	0,03099088
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,02052
	0,04104
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,02325
	0,05252175
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,02584
	0,0651168
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,02778
	0,0725058
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,03002
	0,0882588
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,03316
	0,1071068
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,036
	0,12636
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,03932
	0,1502024
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,04191
	0,16764
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,04318
	0,1800606
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,04568
	0,2019056
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,047
	0,21291
	
	
	
	
	
	
	
	
	0,04819
	0,2245654
	
	
	
	
	
	
	
	
Mapeamento Campo Elétrico
Mapeamento campo elétrico presente entre duas barras metálicas de cobre em contato com solução salina, sob uma película quadriculada para auxiliar as marcações e leituras, sendo usando também para êxito do experimento uma fonte com tensão em 3V, chave seletora, um multímetro na escala de 20 volts para leitura dos dados. Vejamos a imagem do circuito montado: 
Como demostra a imagem acima, montamos com uma fonte em 3V, potenciômetro, multímetro, duas barras de cobre imersas na água numa placa milimetrada, anotamos os seguintes dados apresentados na planilha abaixo:
Observamos quanto mais se afasta da barra cuja carga está sendo aplicada, menor é voltagem apresentada, ou seja, quanto mais próximo da posição 1cm, menor a potência medida!
Eletrização por atrito e gerador Van der Graff
Nesse experimento usamos gerador de Van der Graff para demostrar a eletrização por atrito, que surge através da movimentação da correia interna, e depois os elétrons ficam acumulados na esfera localizada na parte superior. Com a proximidade da mão por exemplo, é possível ver o deslocamento de fagulhas elétricas geradas pela diferença de potencial entre a esfera e a mão, ou pelo cetro usado para testes. 
No caso da imagem acima, cargas diferentes estão se repelindo, isso também aconteceria com pedaços de papeis como foi usado em sala de aula.
Efeito Corona
O Efeito Corona é o fenômeno que surge através do contato de um campo elétrico intenso elevado (campo magnético) com partículas de ar, com umidade ou poeira, ela busca um meio para de materializar, o resultado é a irradiação de luz sempre que as partículas são ionizadas, ou seja, estão carregadas de eletricidade. Veja um exemplo na figura abaixo:
Vento ou sopro elétrico
Usando o gerador Van der Graff e uma vela, demos início ao experimento de sopro elétrico ou vento elétrico. Após ligar o gerador e eletrizar a esfera, podemos perceber que a chama da vela se apagou devido ao sopro gerado, esse vento que apaga a vela, tem origem devido ao movimento dos íons formados nas proximidades da esfera, também conhecido como vento iônico. Devido ao alto potencial gerado pela esfera forma uma região com elevado campo elétrico. Através da imagem podemos ter uma melhor ideia:
CONCLUSÃO
É fundamental para o mundo que vivemos, por meio do estudo das cargas elétricas, podemos ligar nossos aparelhos em casa, no trabalho, ou em qualquer lugar, que funcionem por meio de eletricidade.
É um recurso renovável quando falamos de usinas hidroelétricas, mas podemos obter de outras maneiras, como numa usina nuclear, contudo é um processo muito perigoso, pode ser segura ou fatal algo de errado ou fora do controle acontece.
Bibliografia
Imagens obtidas na internet
http://www.sofisica.com.br/
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABTDEAF/resumo-fisica-www-sofisica-com
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
https://www.mundodaeletrica.com.br/
FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL III DE LUCIANE MARTINS BARROS (DISPONÍVEL NA SALA VIRTUAL DE APRENDIZAGEM)