1- Eletrostática

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA NATUREZA
CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM FÍSICA
	Relatório Geral
	Professor
	ANTONIO ROMERO DA COSTA PINHEIRO
	Disciplina:
	LABORATÓRIO DE FÍSICA III
	Aluno(s)
	
	
	
	Nota
	
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	Horário
	
	
Eletrostática
Objetivo Geral
Os experimentos têm como objetivo estudar fenômenos eletrostáticos como a eletrização de materiais isolantes por atrito, a indução elétrica, a distribuição de cargas no copo de Faraday, a balança eletrostática e o eletroscópio.
Introdução Teórica
A eletrostática é um ramo da eletricidade que estuda o comportamento das cargas elétricas estáticas. O estudo se baseia basicamente na observação e determinação da intensidade da interação elétrica (forças de atração e repulsão) entre corpos carregados positivo ou negativamente.
A força eletrostática quantitativamente é determinada a partir da lei de Coulomb, no SI, sua forma é:
onde e é constante de permissividade.
Corpos com cargas de mesmo sinal repelem-se e com sinais opostos atraem-se. Corpos com igual quantidade de cargas dos dois tipos são eletricamente neutros, enquanto aqueles que apresentam cargas não balanceadas são eletricamente carregados. 
A Natureza Elétrica dos Átomos – Os átomos basicamente são compostos por três partículas: elétrons, prótons e nêutrons. Verifica-se experimentalmente uma propriedade dessas partículas: elétron repele elétron, próton repele próton e elétron e próton atraem-se mutuamente; O nêutron não interage de nenhuma forma com o elétron, ou próton, ou nêutron. Dessas experiências vemos que prótons e elétrons apresentam uma propriedade que os nêutrons não apresentam: a carga elétrica. Verifica-se que, quando um átomo apresenta um número de prótons igual ao número de elétrons ele não manifesta propriedades elétricas.
Se quisermos observar as propriedades elétricas de um corpo, devemos então eletrizá-lo, ou seja, desequilibrar as quantidades de prótons e elétrons, ou doando ou retirando elétrons. Existem algumas formas de eletrização de objetos, como:
•	Eletrização por atrito: Quando atritamos dois corpos de materiais diferentes, um deles cede elétrons para o outro. Aquele que recebeu elétrons ficou carregado negativamente; Enquanto que o que doou ficou carregado positivamente.
•	Eletrização por condução: Se quisermos eletrizar um corpo condutor, basta colocar este em contato com um condutor carregado. Como existem quantidades razoáveis de elétrons livres, estes “fluem” para o corpo neutro. Esse fluxo se estabiliza quando o potencial elétrico dos corpos em contato se iguala.
•	Eletrização por indução: É o tipo de eletrização sem contato físico. Quando aproximamos um corpo A (isolante ou condutor) carregado de um condutor neutro observamos que: No corpo do condutor neutro certa quantidade de elétrons move-se dependendo do tipo de carga do corpo A; Se A possui carga +q, então elétrons livres do condutor movem-se em direção ao corpo A. Do contrário tais elétrons buscam se afastarem do corpo A.
Os materiais são caracterizados em relação a sua condutividade elétrica, basicamente, em duas classes:
•	Condutores: o que caracteriza o material condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o cobre que possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser facilmente deslocados do mesmo. Podemos citar o ouro e a prata como materiais que também possuem uma constituição semelhante à do cobre, com um único elétron na camada de valência, logo são dois outros excelentes condutores de eletricidade.
•	Isolantes: os materiais isolantes devem corresponder aos materiais que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos seus átomos. Entretanto, verifica-se que se consegue uma resistividade muito maior com substâncias compostas.
Portanto, condutores são materiais nos quais um grande número de partículas carregadas (elétrons livres) são livres. As partículas carregadas nos isolantes não são livres. 
Material 
1 – varinha de polipropileno, varinha de acrílico, varinha de acrílico
2 – tubo de neônio
3 – Clip para varinha
4 – Folhas de alumínio
5 – Copo de Faraday 
6 – Rolha de Borracha
7 – Eletroscópio com apontador de metal
8 – Par de pêndulos para eletrostática
9 – Placa de Policarbonato e folhas de acetato 
10 – Placa de indução eletrostática
Experiência 1 - Forças entre corpos carregados eletricamente
Os alunos aprenderão que entre dois corpos carregados eletricamente exercerão forças elétricas entre eles. As forças são de repulsão quando os dois corpos têm cargas de mesmo sinal, e são de atração quando os corpos têm cargas com sinal oposto.
Objetivo
Estudar que as forças que atuam entre as varinhas de polipropileno, varinhas de acrílico e folhas de plástico quando são atritadas. 
Montagem
Ponha o clip no centro de uma varinha de polipropileno, atrite fortemente uma de suas extremidades e pendure no eletroscópio. A varinha deve ficar perpendicular ao pé do eletroscópio e horizontalmente (Figura 1). 
Procedimento experimental
1 – Atrite também uma metade da outra varinha de polipropileno fortemente com papel. Aproxime a extremidade atritada à extremidade atritada da varinha pendurada. Observe o que acontece com a pendurada (Figura 2).
2 – Repita o experimento, mas a segunda varinha atritada seja a de acrílico.
3 – Ponha a placa de policarbonato sobre a mesa, e a folha de acetato em cima dela. Atrite a folha de acetato com o papel. Levante as duas juntas, e depois separe-as (Figura 3). O que acontece?
4 – Aproxime a extremidade atritada da varinha que está pendurada a placa de policarbonato.
5 - Aproxime a extremidade atritada da varinha que está pendurada a folha de acetato placa de policarbonato (Figura 4).
Observações
Quando aproximar a varinha de polipropileno;
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Ao aproximar a varinha de acrílico;
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Quando separa a placa de policarbonato e a folha de acetato;
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Ao aproximar a placa de policarbonato;
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Ao aproximar a folha de acetato;..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Experiência 2 - O que nos indica um Eletroscópio
Os alunos devem aprender que com o eletroscópio pode identificar corpos carregados eletricamente, mas não o sinal da carga. A partir da inclinação da agulha pode-se determinar a magnitude da carga. Conhecendo o sinal da carga do eletroscópio pode-se conhecer o sinal de um corpo de prova. O eletroscópio descarrega-se tocando com a mão. 
Objetivo
Estudar como reage a agulha do eletroscópio quando tocamo-lo com corpos carregados eletricamente 
Montagem
Colocar a agulha no eletroscópio, ela passa pelo orifício central do eletroscópio. Uma de suas extremidades é maior, esta deve ficar para baixo deixando a verticalmente (Figura 1). 
Procedimento Experimental 1
Anote em cada parte do experimento o que observa.
Atrite a varinha de polipropileno com papel, e passe longitudinalmente (tocando) a extremidade carregada na parte superior (Figura 2). Observe a agulha.
Coloque a mão no eletroscópio observando outra vez a agulha.
Atrite com o papel a varinha acrílica e realize novamente o passo 1.
Coloque novamente a mão no eletroscópio. Atrite a varinha de polipropileno e toque com a mesma na parte superior do eletroscópio. Agora, atrite a varinha de acrílico e faça o mesmo procedimento.
Descarregue o eletroscópio tocando o com a mão. Coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e atrite-la com papel. Pegue a folha e a placa, sem separá-las, entre as palmas da mão, e aperte forte.
Observações
O que você observou e explique os fenômenos em:
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Procedimento Experimental 2 
Descarregue o eletroscópio. Atrite fortemente com papel a varinha de polipropileno e aproxime extremidade carregada à agulha, sem tocá-la (Figura 1, ponto A). Repita o experimento para varinha de acrílico. 
Aproxima a extremidade carregada da varinha de polipropileno a parte superior do eletroscópio, sem tocá-la (Figura 2).
Carregue a folha de acetato atritando com papel. Aproxime horizontalmente a folha a parte superior do eletroscópio até que a agulha se incline 20 graus. Assim, toque com a mão a parte inferior do eletroscópio (Figura 1, ponto B)
Tire a mão do eletroscópio, e remova para cima um lado da folha acetato. Observe a agulha em cada um dos casos.
Observações
O que você observou e explique os fenômenos em:
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Ao aproximar a folha 
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Ao toca com a mão
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Ao retirar a mão
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Ao remover a folha
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O copo de Faraday carregado, as cargas se encontra em sua parte exterior, e somente nesse ponto que pode ser identificada. Podemos transportar as cargas ao copo, no entanto, tanto para o exterior como para o interior. O copo de Faraday funciona como outros acumuladores de carga positivas ou negativas, não simultaneamente. Ele funciona muito bem como a gaiola de Faraday (Modificada), podemos usá-lo para demonstrar a blindagem de campos elétricos.
Objetivo
Estudar a distribuição de carga no copo de Faraday e consequentemente o acumulo de cargas positiva ou negativas. 
Montagem
Colocar a agulha no eletroscópio, e o copo de Faraday no orifício superior do eletroscópio, fixe o copo até que a parte inferior entre em contato com eletroscópio (Figura 1). 
Procedimento Experimental
Carregue o copo de Faraday com a varinha de polipropileno e comprove com o tubo de neônio a existência de carga (Figura 2). Repita o experimento com a varinha acrílica.
 Observações
O que você observou e explique os fenômenos envolvidos na agulha e tubo de neônio em ambas partes do experimento
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