Atividade Pratica do Virtual Lab Fisica eletricidade 2018 Lab 29 30 32 -Alguém tem?

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O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas	 29
Objetivo
Investigar os efeitos estáticos de campos elétricos no movimento de diversas partículas carregadas.
Introdução
Assim que os cientistas começaram a investigar as propriedades dos átomos, eles descobriram que era possível extrair partículas carregadas negativamente e as chamaram de elétrons. Para en- tender a natureza dessas partículas, os cientistas precisavam saber quanta carga elas carregavam e qual era seu peso. J. J. Thomson foi um professor de física no renomado Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge. Em 1897, Thomson demonstrou que era possível determinar a razão entre a carga e a massa dos elétrons (q/me) ao medir quanto um feixe de elétrons desvia em um campo elétrico ou magnético. A partir dessa razão, é possível calcular a carga e a massa individual de um elétron.
Outra partícula expelida durante o decaimento nuclear é a partícula alfa. Uma partícula alfa é um núcleo de hélio, ou seja, um átomo de hélio sem seus elétrons. Como você verá, um feixe de partículas alfa também pode ser desviado em um campo elétrico.
Habilidades em foco
Fazer previsões, observar, tirar conclusões.
Procedimento
1 Inicie o Virtual Physics e selecione Effect of an Eletric Field on Moving Charges na lista de experi- mentos. O programa vai abrir a bancada de física quântica (Quantum).
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Almoxarifado
Canhão de elétrons
Interruptor
Campo elétrico
O experimento está montado em cima da mesa. Um canhão de elétrons (Electron Gun) está no canto esquerdo da mesa. Qual tipo de carga os elétrons possuem?2
No canto direito da mesa está a tela de fósforo (Phosphor Screen) que detecta as partículas com carga. Clique no botão verde-vermelho (On/Off ) para ligar a tela de fósforo. O que você obser- va? O que você imagina que isso representa?3
Grid
Arraste a janela do laboratório para baixo e para esquerda, e arraste a janela do detector de fósforo para cima e para direita, diminuindo a sobreposição. Aperte o botão	(Grid) na4
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O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas
tela de fósforo. Clique nos botões acima e abaixo dos dígitos para modificar o campo elétrico (Electric Field ) localizado no centro da mesa. Observe o ponto iluminado na tela do detector. Ajuste o campo elétrico para 5 V (cuidado para não clicar entre os dígitos, pois isso muda a posição do ponto decimal; para mudar o ponto decimal de volta, clique onde ele estava origi- nalmente). O que acontece com o ponto iluminado na tela de fósforo?
Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado na tela de fósforo se a volta- gem dos elétrons emitidos aumentasse? Por quê?5
Observando Aumente a voltagem do canhão de elétrons clicando acima do dígito das cen- tenas no controlador (o segundo visor da esquerda para a direita). Você não está alterando o número de elétrons emitidos e sim a energia potencial dos elétrons emitidos. O que acontece com o ponto iluminado na tela de fósforo? Por quê?6
Fazendo previsões O que aconteceria com o ponto iluminado se você aumentasse a volta- gem do campo elétrico que o feixe de elétrons atravessa? Por quê?7
Teste sua previsão. Em seguida, zere o medidor de campo elétrico ajustando os valores até o ponto iluminado ficar na região central da tela de fósforo.8
Arraste o canhão de elétrons para devolvê-lo ao balcão do 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 partí- culas alfa para a mesa, colocando-a no mesmo lugar em que estava o canhão de elétrons. Clique na fonte de partículas alfa para acionar o emissor (On/Off ). O que aparece na tela de fósforo? Qual a carga das partículas alfa?9
O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas
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Mude a unidade do campo elétrico de V (volts) para kV (quilovolts) clicando no botão acima da unidade. Esse campo elétrico é mil vezes mais forte do que o campo elétrico utilizado an- teriormente com o canhão de elétrons. Observe o ponto iluminado enquanto você aumenta a força do campo elétrico de 0 kV para 5 kV. O movimento é sutil, então preste atenção. Para qual direção o ponto iluminado se deslocou quando você aumentou o campo elétrico?10
Compare a direção desse movimento com a direção do movimento do feixe de elétrons no campo elétrico?
Tirando conclusões Por que é necessário um campo elétrico significativamente mais forte para mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons?11
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O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas
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Capacitores
Objetivo
Entender o armazenamento de energia elétrica observando como os capacitores são carregados e descarregados.
Introdução
As máquinas modernas dependem de sinais eletrônicos para funcionar. Por exemplo, considere o limpador de para-brisa de um carro. Ele armazena energia em um capacitor e a libera por meio do movimento mecânico do limpador. Ou, então, pense no computador à sua frente — ele contém capacitores que armazenam carga e filtram os sinais eletrônicos dentro da máquina. Carregar e des- carregar completamente os capacitores não são processos imediatos, isto é, eles não perdem nem ganham toda a sua carga instantaneamente. Neste experimento, você vai examinar diferentes capaci- tores e a voltagem máxima em que eles operam.
Habilidades em foco
Fazer previsões, observar, relacionar causa e efeito, aplicar conceitos, solucionar problemas.
Procedimento
Inicie o Virtual Physics e selecione Capacitors na lista de experimentos. O programa vai abrir a bancada de circuitos elétricos (Circuits).1
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O experimento está montado com um resistor (inicialmente 10 000 ) e um capacitor ligado à matriz de contatos. Há também um gerador de função regulado em 10 V DC e conectado à matriz de contatos; esse gerador se encontra desligado.2
Observação: a entrada de carga em um capacitor é rápida, e normalmente seria muito difícil acompanhá-la. Utilizamos, então, um resistor para retardar o processo e permitir que você veja os capacitores sendo carregados e descarregados.
Um osciloscópio está conectado ao capacitor. Clique nele para ligá-lo. Um multímetro, que mostra a voltagem passando pelo capacitor, também está conectado.3
Ligue o gerador de função no topo da tela apertando o botão (On/Off ). Observe o que acontece com a voltagem do capacitor e anote suas observações na tabela da página seguinte. Talvez você queira usar a função Acceleration do osciloscópio para acelerar o processo de carre- gar o capacitor, mas lembre-se de alterar a aceleração de volta para ×1 quando o capacitor já es- tiver carregado. Você também pode mudar o resistor para valores menores ou maiores (1000 ou 100000 , por exemplo) e observar o que acontece. Você pode mudar o valor dos componentes na matriz de contatos clicando com o botão direito do mouse sobre o componente.4
Fazendo previsões Se aumentarmos a capacitância do capacitor, o que acontecerá com o tempo que ele leva para carregar e com sua voltagem máxima?
Observação: capacitância está relacionada com a quantidade de voltagem potencial de um ca- pacitor.
Quando o capacitor estiver carregado, limpe o quadro clicando no botão Reset Lab no canto inferior da mesa. Clique na prancheta do lado direito e selecione o item 7, Discharging Capacitor. Você verá o mesmo experimento, porém agora o capacitor será descarregado. Anote na tabela suas observações com relação à variação da voltagemdurante o intervalo de tempo em que o capacitor é descarregado.5
Repita a etapa 5, mas altere o resistor para 1000 .Tabela de dados
6
	Capacitor (F)
	Resistor ()
	
Estado
	Observações com relação à voltagem
	Voltagem máxima (V)
	10
	10000
	Carregando
	
	
	10 (opcional)
	
	Carregando
	
	
	10
	100
	Descarregando
	
	
	10
	1000
	Descarregando
	
	
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Capacitores
Análise e conclusão
Observando O que aconteceu com a voltagem do capacitor quando o gerador de função foi ligado?1
Relacionando causa e efeito O que aconteceu com o tempo que o capacitor levou para descarregar quando a resistência do resistor foi alterada?2
Aplicando conceitos A partir das informações que você coletou, explique por que tecla- dos utilizam capacitores para cada tecla. Dica: pense em como você carregou e descarregou o capacitor.3
Solucionando problemas Por que você precisa tomar cuidado ao desmontar seu apare- lho de vídeo game ou televisão?4
Capacitores
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Circuitos em série e em paralelo
Objetivo
Construir circuitos em série e em paralelo e estudar suas diferenças.
Introdução
Chamamos o eletricista quando precisamos que algum trabalho elétrico seja feito em nossa casa. O eletricista faz uma avaliação do local para determinar que tipo de corrente e voltagem são ne- cessários para satisfazer o desejo do cliente. Às vezes, é preciso conectar os componentes do circuito, assim como fazemos com o encanamento para que a água possa fluir. Isso é chamado de circuito em série. Às vezes os componentes do circuito precisam ser conectados em paralelo, como os degraus de uma escada. Cada tipo de circuito tem suas vantagens. Nesta atividade, você vai estudar as vantagens e as diferenças entre circuitos em série e em paralelo.
Habilidades em foco
Classificar, inferir, comparar e diferenciar, tirar conclusões.
Procedimento
Inicie o Virtual Physics e selecione Series and Parallel Circuits na lista de experimentos. O pro- grama vai abrir a bancada de circuitos elétricos (Circuits).1
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O gerador de funções está ligado e configurado para fornecer 12 V DC. Ele já está ligado na ma- triz de contatos e, portanto, também aparece na representação esquemática (ou plano do circui- to) à esquerda. Nesta atividade, você terá de adicionar resistores para criar o circuito. Para isso, clique no símbolo do resistor no topo do papel e arraste-o. Você pode mover os resistores arras- tando-os pelo ponto azul no meio do símbolo. Você também pode estender os conectores dos resistores arrastando os pontos das extremidades para conectá-los com outros componentes. A linha fica verde se o local for adequado. A matriz de contatos, à direita, será preenchida com os resistores que você for adicionando ao seu esquema.2
Você terá de construir um circuito com somente uma trajetória possível para a corrente fluir. Esse é um circuito em série. Utilize somente resistores para fazer este circuito. No esquema, co- loque cinco resistores em série utilizando o símbolo do resistor no topo. Comece conectando o primeiro resistor 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 voltagem.3
Certifique-se de que há somente uma possibilidade pela qual a corrente pode fluir. Depois de ter colocado os resistores no circuito, você deve mudar a resistência deles para os valores espe- cificados na etapa 5. Faça isso clicando no número acima do resistor. Uma pequena caixa vai aparecer; então, ajuste os valores do resistor.4
Mude a resistência dos resistores para os valores encontrados na Tabela de dados 1. Assuma que o resistor 1 é o resistor conectado ao lado positivo da fonte de voltagem e o resistor 5 é o resistor conectado ao lado negativo.Tabela de dados 1
5
	Resistor
	Valor da resistência ()
	1
	120
	2
	500
	3
	200
	4
	135
	5
	10000
Use o multímetro para medir a corrente e a voltagem passando em cada resistor. No papel com o esquema, o símbolo para o multímetro contém as letras DMM no meio. Clique e arraste a extre- midade vermelhaparaumdosladosdoresistor. Ela deve travarnolocal adequado. Cliquee arraste a extremidade preta para o outro lado do mesmo resistor para medir a queda de voltagem através do componente. Você pode ler a voltagem e a corrente no painel do multímetro amarelo. Para medir a corrente, mude o multímetro de VDC para IDC. Anote seus dados na Tabela de dados 2. Observação: para o amperímetro medir a corrente, suas duas ponteiras devem estar no mesmo lado do resistor, já que a corrente tem de passar por ele para ser medida. Já o voltímetro com- para a voltagem em dois pontos, por isso ele deve estar conectado nos dois lados do resistor.6
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Circuitos em série e em paralelo
Tabela de dados 2
	Resistor
	Voltagem (V)
	Corrente (A)
	1
	
	
	2
	
	
	3
	
	
	4
	
	
	5
	
	
Agora, utilizando os mesmos resistores, construa um circuito em paralelo, no qual há diversas possibilidades para a corrente fluir. Para isso, primeiro mova os resistores para o canto do papel, mas não os apague.7
Adicione um novo resistor em série logo na saída positiva do gerador de fun- ções. Mude sua resistência para 1 .8
Arraste os outros cinco resistores de volta à linha de maneira que o circuito pareça com uma escada, na qual os resistores são os degraus. Seu esquema final deve parecer com o desenho à direita.9
Usando a mesma técnica da etapa 6, faça medidas da voltagem e da corrente em cada um dos 5 resistores listados na Tabela de dados 1. Lembre-se de que você está usando uma fonte DC, então use o voltímetro DC e o amperímetro DC. Anote seus dados na Tabela de dados 3.Tabela de dados 3
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	Resistor
	Voltagem (V)
	Corrente (A)
	1
	
	
	2
	
	
	3
	
	
	4
	
	
	5
	
	
Análise e conclusão
Classificando Quais são as variáveis deste experimento?1
Circuitos em série e em paralelo
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Inferindo Quais variáveis permanecem constantes e quais variam no circuito em série?2
Quais variáveis permanecem constantes e quais variam no circuito em paralelo?3
Comparando e diferenciando Quais as diferenças entre circuitos em série e em paralelo?4
Tirando conclusões De que maneira um circuito em série indica que terá a mesma corrente por todo o circuito?5
De que maneira sua resposta para a questão 4 é importante para um eletricista?6
Indo além
Agora volte para os circuitos e coloque lâmpadas no lugar dos resistores. O símbolo para lâm- pada é um circulo branco com um X no meio. Crie um circuito em série e um em paralelo, como fez anteriormente. Tente remover uma das lâmpadas. Anote o que acontece. Também observe e relate o brilho das lâmpadas em cada circuito.7
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Circuitos em série e em paralelo
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