Relatório 01 - LabFís4 - Eletrizações e eletroscópio (1)

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Instituto Federal de Educação,
Ciência e Tecnologia de São
Paulo
Licenciatura em Física
Câmpus Birigui Física Experimental IV
Relatório Experimental
Eletrizações e eletroscópio
Discentes:
Bianca Lazareto
Kauê Henrique Tamarozzi
Pedro Luis Vendrame
Docente: Profª. Dra. Larisa Baldo De Arruda
Birigui
2021
● Resumo
Este experimento foi feito com o intuito de analisar e observar como funciona a
eletrização em diferentes materiais selecionados (utilizados no cotidiano),
diferenciar os tipos de eletrização existentes e como cada uma funciona. Para
isso fizemos um experimento prático que foi dividido em duas etapas. A
primeira etapa consistia em atritar um bastão com lã e deixá-lo equilibrado
sobre um suporte e aproximar desse bastão diferentes objetos eletrizados (a
eletrização foi feita manualmente com pedaços de lã e seda) para observar o
movimento do bastão e verificar se ocorria repulsão ou atração entre os
objetos. A segunda etapa foi feita com o uso de um eletroscópio e consistia em
aproximar um bastão eletrizado no pino do eletroscópio para observar o
movimento da folha de alumínio e, em seguida, simular um aterramento. A
eletrização por atrito e por indução foram evidenciadas nesse simples
experimento, mostrando o fato que objetos carregados com cargas opostas se
repelem e cargas iguais se atraem, e essa repulsão e atração podem aumentar
dependendo da proximidade dos objetos carregados e da composição do
material.
1. Introdução
A eletrização é um processo que torna um corpo eletricamente neutro
em um corpo eletricamente carregado, um corpo eletricamente neutro possui
um número igual de prótons e elétrons. Sobre corpos eletricamente carregados
podemos dizer que conforme Ueno e Yamamoto (1982, p. 159) “Diz-se que um
corpo está eletrizado (ou eletricamente carregado) quando os números de
prótons e elétrons são diferentes [...]”. Um corpo com carga positiva repele um
outro corpo com carga igual e atrai corpos com carga negativa, o mesmo vale
para corpos com carga negativa.
Os processos de eletrização podem ocorrer de três formas diferentes:
atrito, contato e indução. O processo por atrito ocorre quando um material é
friccionado em outro, que segundo Bonjorno et al. (2016, p. 19)
“Quando dois corpos feitos de materiais diferentes são atritados entre si,
o contato entre eles acontece com tal proximidade que os átomos de um
material interagem fortemente com os átomos do outro”. Com base nisso, foi
elaborado experimentalmente uma série triboelétrica que relaciona os materiais
de modo que quando atritados dois a dois, aquele que vem antes na lista fica
positivo.
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Figura 1 - Série triboelétrica
Fonte: Refêrencia [1]
Os elétrons também podem ser transferidos de um corpo para outro por
um simples contato, esse método é chamado de eletrização por contato como
cita Hewitt (2015, p. 414) “Por exemplo, quando um bastão negativamente
carregado é colocado em contato com um objeto neutro, alguns elétrons se
transferirão para o objeto neutro.” Se os corpos envolvidos forem de um
sistema isolado, podemos escrever pelo princípio de conservação de carga:
(Equação I)𝑄
𝐴
+ 𝑄
𝐵
= 𝑄'
𝐴
+ 𝑄'
𝐵
A eletrização por indução ocorre ao colocar um material negativamente
carregado próximo a uma superfície condutora, isso fará com que os elétrons
se movam para a superfície do objeto mesmo sem contato físico, sobre
eletrização por indução podemos afirmar que:
Um processo importante de eletrização chama-se indução.
Colocando-se um corpo A eletrizado positivamente nas vizinhanças
(sem tocar) de um corpo condutor B neutro, as cargas positivas de A
atraem as negativas (elétrons livres) de B; portanto, uma parte de B
fica carregada negativamente e a outra parte mais afastada de A,
com falta de cargas negativas, fica carregada positivamente (Ueno;
Yamamoto, 1982, p. 161)
O eletroscópio é um dispositivo usado para detecção de cargas elétricas
com maior sensibilidade do que o pêndulo elétrico. Segundo Ueno e Yamamoto
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(1982, p. 163) “Como o bastão é condutor, ao se eletrizar a esfera metálica
também as lâminas (ou folhas) ficam eletrizadas e se abrem”
Figura 2 - Eletroscópio e seus elementos
Fonte: Referência [4]
2. Objetivos
O objetivo deste experimento é analisar e observar como funciona a
eletrização em alguns materiais diferentes. Além disso, diferenciar os tipos de
eletrização existentes e como cada uma funciona, utilizando exemplos de
materiais do nosso cotidiano.
3. Procedimento experimental
3.1. Materiais utilizados
● 1 pedaço de seda;
● 1 pedaço de isopor;
● 1 pedaço de lã;
● 2 bastões de polímero idênticos;
● Base com isolamento para o bastão;
● Eletroscópio
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3.2. Procedimento experimental.
O experimento teve duas etapas: a primeira foi utilizado um bastão equilibrado
sobre o suporte isolante e ao aproximar objetos eletrizados o bastão girava; na
segunda etapa foi utilizado o eletroscópio. A sequência das etapas 1 e 2 serão
listadas a seguir.
ETAPA 1:
O suporte isolante foi colocado numa superfície reta (mesa). Um dos bastões
foi equilibrado em cima desse suporte e o esquema ficou como na figura a
seguir:
Figura 3: esquema utilizado na etapa 1 do experimento.
Fonte: Autoria própria.
A etapa 1 consiste em atritar lã no bastão, colocá-lo equilibrado no suporte e
aproximar objetos eletrizados em uma das suas extremidades para observar o
movimento que o bastão fará.
1º) Atritou-se o segundo bastão com lã e aproximamos ele na extremidade do
bastão equilibrado.
2º) Atritou-se o dorso da mão com o pedaço de lã e aproximou-a do bastão
equilibrado.
3º) Atritou-se o pedaço de isopor com o pedaço de lã e aproximou-o do bastão
equilibrado.
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4º) Atritou-se o isopor com o pedaço de seda e aproximou-o do bastão
equilibrado.
Observação: o bastão equilibrado sobre o suporte era atritado com lã toda vez
antes de aproximar um novo objeto eletrizado.
ETAPA 2:
O eletroscópio utilizado era semelhante ao da figura a seguir
Figura 4: ilustração de um eletroscópio semelhante ao que utilizamos.
Fonte: referência [3]
O eletroscópio consiste num recipiente de plástico tampado e há um pino de
material condutor bem no centro, (parte desse pino fica do lado de dentro do
recipiente de plástico e parte fica para fora); na ponta do pino há uma folha fina
de alumínio. É importante ressaltar que esse pino está inicialmente neutro.
Essa etapa do experimento consiste em eletrizar objetos e aproximá-los da
parte do pino que está do lado de fora e observar o movimento da folha de
alumínio causado pelas cargas.
1º) Atritou-se o bastão de polímero com lã e aproximou-o do topo do pino do
lado de fora.
Observação: não tocamos o pino com o bastão, apenas aproximamos
2º) Tocou-se o topo do pino com o bastão eletrizado. Em seguida, tocou-se o
pino com a mão.
4. Resultados e discussões
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Os resultados obtidos por etapas, conforme o procedimento experimental,
foram:
ETAPA 1:
1º) Verificou-se uma repulsão entre os dois bastões, o que levou o bastão
equilibrado a girar com essa força repulsiva, assim podemos dizer que os
bastões ficaram com cargas iguais, pois cargas iguais se repelem;
2º) Notamos que a mão atraía o bastão e essa força atrativa o fez girar, com
isso podemos afirmar que a mão e o bastão estavam carregados com cargas
opostas, pois cargas opostas se atraem;
3º) Notamos que o isopor atraía o bastão e essa força atrativa fez o bastão
girar podemos então concluir que o isopor e o bastão estavam carregados com
cargas opostas, pois cargas opostas se atraem;
4º) Notamos que o isopor atraía o bastão fortemente e essa força atrativa fez o
bastão girar, portanto podemos dizer que o isopor e o bastão estavam
carregados com cargas opostas, pois cargas opostas se atraem. Nesse caso
notamos também que o isopor atritado com seda atraiu o bastão com mais
força do que o isopor atritado com lã.
Observação: o bastão equilibrado sobre o suporte era atritado com lã toda vez
antes de aproximar um novo objeto eletrizado.
ETAPA 2:
1º)Notamos que a folha de alumínio na extremidade inferior do pino levantava
quando aproximamos o bastão eletrizado.
Observação: não tocamos o pino com o bastão, apenas aproximamos
2º) Após tocar o pino com o bastão, a folha de alumínio levantou e permaneceu
levantada. E ao tocar o pino com a mão a folha de alumínio abaixou. Isso
funciona da mesma forma que um aterramento, ou seja, a carga em excesso
no pino, que fazia ele ficar levantado, foi para a mão no momento do toque.
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5. Conclusões
Portanto, a eletrização por atrito e por indução foram evidenciadas nesse
simples experimento, sendo necessário a escolha certa dos materiais e
mantendo uma certa isolação da umidade. Mostrando o fato que objetos
carregados com cargas opostas se repelem e cargas iguais se atraem, e essa
repulsão e atração podem aumentar dependendo da proximidade dos objetos
carregados e da composição do material. Dessa forma, confirmando também a
equação das cargas elétricas, onde a força elétrica é inversamente
proporcional à distância (quanto maior a distância, menor a força e quanto
menor a distância, maior a força).
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6. Bibliografia
[1]BONJORNO, José Roberto et al. Física: eletromagnetismo e física moderna.
3. ed. São Paulo: FTD, 2016. 274 p.
[2]HEWITT, Paul G. Física conceitual. 12. ed. Porto Alegre: Editora Bookman,
2015. 790 p. Tradução: Trieste Freire Ricci; Revisão técnica: Maria Helena
Gravina.
[3]SANTIAGO, Walnei. Saber elétrico. 2010. Disponível em:
http://sabereletrico.blog
spot.com/2010/07/eletroscopio.html. Acesso em: 22 mar. 2021.
[4]UENO, Paulo Toru; YAMAMOTO, Issao. Estudos de Física: eletricidade. 2.
ed. São Paulo: Editora Moderna, 1982. 352 p.
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