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Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 CARGA ELÉTRICA E FORÇA ELÉTRICA OBJETIVOS Carga Elétrica: - Observar a existência de cargas elétrica na matéria. - Verificar as cargas de natureza diferentes. - Observar os processos de eletrificação de diferentes corpos. - Observar a existência da força elétrica entre cargas de mesmo sinal e cargas de sinais contrárias. INTRODUÇÃO TEÓRICA De acordo com a constituição da matéria, os fenômenos físicos são originados de quatro interações: 1. Interações Fracas 2. Interação Gravitacional 3. Interações Elétricas 4. Interações Fortes Estas quatro interações são de origem elementar. Além disso, nem todas são totalmente compreendidas. Por volta de 600 a.C., na Grécia antiga, observou- se que quando o âmbar era atritado à lã, este adquiria propriedades de atrair objetos leves. Este mesmo fenômeno ocorre quando qualquer objeto é atritado. Pode-se dizer que estes objetos estão eletricamente carregados. Observa-se que dois objetos de mesma característica (mesma composição química) quando carregados pelo mesmo processo sofrem repulsão quando se aproxima um do outro. Os fenômenos de atração ou repulsão só ocorrem quando os objetos estão carregados ou eletrizados, ou seja, possuem excesso de cargas. Os processos de eletrização mais usuais são: por atrito, por indução ou por contato. Quando um corpo é atritado contra outro corpo, dependendo de suas propriedades, um dos corpos cede elétrons para o outro, ficando carregado positivamente. Enquanto o outro corpo que recebe os elétrons fica carregado negativamente. Se um destes corpos encostar em um terceiro corpo neutro e isolado a carga elétrica será dividida pelos dois. A triboeletricidade é a eletricidade obtida no processo de eletrização por atrito. A série triboelétrica vem a ser uma relação de materiais, estabelecida experimentalmengte, em que os matérias estão colocados em ordem crescente de capacidade de receber elétrons. Um material da série, ao ser atritado com outro que o sucede na série, fica eletrizado com carga elétrica negativa. Ex: Se atritarmos o vidro com seda, o vidro fica carregado positivamente. MATERIAL UTILIZADO Bastão de polipropileno Bastão de pvc Bastão de vidro Eletroscópio Papel alumínio Gerador eletrostático Cabeça esférica com 250 mm de diâmetro Esfera com cabo Fita adesiva Percevejos Flanelas Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 INTEGRANTES DO GRUPO DATA : ______/_____/______ CURSO:________________________________________ TURMA: __________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ NOME:________________________________________________CA:_______________ (a) (b) Figura 1: (a)Gerador Eletrostático; (b) Kit de Eletrostática. Carregando e descarregando o eletroscópio Para carregar o eletroscópio por cantato, atrita- se um corpo e se encosta este corpo carregado no disco coletor do eletroscópio. Este se carrega e permanece aberto. O eletroscópio é descarregado quando colocado em contato com a terra. Este procedimento faz com que o excesso de cargas flua para a terra fazendo a lâmina fechar. Para carrega-lo por indução aproxima-se o corpo eletrizado ao disco coletor. Se liga o disco à terra para fazer com que as cargas fluam. Retira-se o disco da terra e afasta-se o corpo eletrizado. O eletroscópio estará carregado e permanece aberto. Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Princípio de funcionamento do eletroscópio 1. Fixe o eletrodo com gancho na esfera do gerador; 2. Coloque a lâmina de alumínio com as duas extremidades de mesmo tamanho no eletrodo (figura 1 a); 3. Ligue o aparelho por alguns segundos e torne a desligá-lo. Comente o observado na lâmina. Distribuição das cargas elétricas em uma superfície 1. Retire a cabeça esférica do gerador e a coloque apoiada. 2. Fixe uma tira de papel alumínio internamente e outra externamente à cabeça esférica. Figura 2 3. Recoloque a cabeça esférica do gerador em sua posição. 4. Ligue o gerador por alguns segundos e torne a desliga-lo. 5. Comente e justifique o observado, tanto internamente como externamente, em termos da distribuição de carga elétrica. O processo de eletrização por atrito 1. Atrite o bastão de PVC com o pano de algodão. 2. Admitindo que o PVC tem características elétricas semelhantes ao ebonite, consulte a série triboelétrica e identifique o sinal das cargas do bastão de PVC eletrizado. 3. Aproxime o bastão de PVC eletrizado do eletroscópio. Comente e justifique o que foi observado no eletroscópio. 4. Atrite o bastão de vidro com o pano de algodão, consulte a série triboelétrica e identifique o sinal das cargas do bastão de vidro eletrizado. 5. Aproxime o bastão de vidro eletrizado do eletroscópio. Comente e justifique o que foi observado no eletroscópio. Acendendo uma lâmpada Fluorescente. 1. Ligue o gerador Segure a lâmpada com a mão cerca de 20 cm do extremo. 2. Aponte a Lâmpada fluorescente para a esfera do gerador em funcionamento. 3. Comente o que foi observado. Simulando um para-raios 1. Perfure a fita adesiva com o percevejo e cole-o na esfera menor de forma a ficar com a ponta perpendicularmente para fora. 2. Ligue o gerador. 3. Aproxime a esfera pequena da esfera do gerador. 4. Inicialmente aproxime pela parte oposta ao percevejo Observe. 5. Gire a esfera e aproxime a parte com percevejo da esfera grande. Observe. 6. Comente e justifique o que foi observado. Este procedimento confirma o que em geral conhecemos sobre os para-raios? Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 Princípio de funcionamento do eletroscópio Distribuição das cargas elétricas em uma superfície Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 O processo de eletrização por atrito Laboratório de Física Rua Cesário Galeno 448/475 - Tatuapé - São Paulo - SP CEP 03071-000 Fone (011) 2178-1212 Acendendo uma lâmpada Fluorescente. Simulando um para-raios