Pratica 1 Eletrostatica (2) docx

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PRÁTICA 1: ELETROSTÁTICA
NOME Manuel Lucala Zengo MATRÍCULA 2019108011
CURSO Engenharia Da Computação TURMA 4Semestre
PROFESSOR DATA
1.1 OBJETIVOS
- Verificar os processos de eletrização;
- Verificar a atração e a repulsão entre cargas elétricas;
- Verificar a condutibilidade elétrica;
- Verificar a rigidez dielétrica;
- Verificar o campo elétrico de uma esfera oca;
- Conhecer o princípio de funcionamento do gerador Van de Graaff.
1.1 MATERIAL
- Tirinhas de plástico
- Tirinhas de papel alumínio;
- Eletroscópio (Forma de L);
- Hélices com pontas e suporte;
- Lâmpada fluorescente;
- Régua de plástico;
- Bolinha de isopor;
- Bolinha aluminizada;
- Gerador Van de Graaff
Atenção:
Cuidados Especiais – O gerador deve ser ligado na tensão 110V. Antes de ligar verifique se o
ajuste de velocidade está no zero. Instale a esfera aterrada (menor) para descarregar a esfera do
gerador. Para melhores resultados ligue o desumidificador de ar.
1.3 FUNDAMENTOS
O gerador Van de Graaff
É de conhecimento geral que um condutor carregado tem suas cargas
distribuídas na superfície externa. Com base neste fenômeno, qualquer carga
no interior de uma esfera metálica, em contato com a superfície interna da
mesma, se deslocara imediatamente para sua superfície externa. É esse o
princípio de funcionamento do gerador Van de Graaff.
Este tipo de aparelho (veja Figura 1) consta de uma esfera condutora
oca A, isolada, inicialmente neutra, e de uma correia B, não condutora,
distendida por dois cilindros, um dos quais é girado por um motor M.
A correia B, atritando-se com o cilindro, eletriza-se e transporta suas
cargas para o interior da esfera A, onde há uma série de pontas que recolhem
essas cargas e as transportam para o exterior da esfera. A continuação do
processo aumenta a carga da esfera elevando o seu potencial que chega a milhares de volts.
2.0 PROCEDIMENTO (Parte 1): Princípios de Eletrostática
2.1 Antes de ligar o aparelho verifique se a correia está esticada.
2.2 Coloque as tirinhas de plásticos com fita adesiva na parte superior do gerador Van de
Graaff, ligue e vá girando a seletor de velocidade até a posição 5, aguarde alguns segundos e
observe o que ocorreu. Em seguida desligue o gerador voltando para a velocidade zero, use a esfera
aterrada (menor) para descarregar a esfera (maior) do gerador. Coloque as tirinhas no lado direito da
esfera do gerador, e repita novamente o procedimento. Desenhe a formação das tiras de plástico e
desligue-o; [Lembre ao final de cada passo, descarregar a esfera (maior) do gerador]
Quando colocou-se as tirinhas de plásticos com fita adesiva na parte superior do gerador Van de
Graaff verificou-se que As tiras de alumínio tenderam movimentar-se na direção radial da esfera no
sentido de afastamento. Esse processo é conhecido como eletrização por contato, os papéis ficaram
pendurados ou em pé conforme o gerador estava ligado, por conta da parte externa eletrizada ocorreu
uma repulsão das cargas.
Ao repetir o procedimento, dessa vez colocando as tirinhas do lado direito, pode-se verificar que os
papéis são repelidos após ligar o gerador só que apontando para o lado direito, comprovando assim o
que se sabe sobre campo elétrico, pois está orientado com os seus vetores apontados para longe da esfera.
2.3 Conectar o eletroscópio de folha (fio de cobre em forma de L) na parte superior do gerador,
e colocar a tira de alumínio. Ligar o Gerador até lentamente até velocidade 4 ou 5, e descreva o
comportamento das lâminas de alumínio do eletroscópio;
[Lembre ao final de cada passo, descarregar a esfera (maior) do gerador]
Do mesmo modo que houve repulsão no caso anterior, neste também houve. Porém, algo
interessante também ocorreu. Quando colocamos as tiras de alumínio e ligamos o gerador, o fio
de cobre ficou em pé e também houve uma repulsão entre as lâminas de cobre. Isto ocorreu pois
elas receberam cargas positivas. Como as lâminas são condutoras, ela adquire o mesmo
potencial e ficam eletrizadas com cargas do mesmo sinal, o que resulta na repulsão.
2.4 Retire o eletroscópio do gerador e coloque no lugar plugue com agulha e a hélice com
pontas. Ligue o gerador e explique esse “vento elétrico”. (Cuidado ao manusear a agulha)
[Lembre ao final de cada passo, descarregar a esfera (maior) do gerador]
Ao retirar eletroscópio do gerador e colocar no lugar plugue com agulha e a hélice com pontas e
posteriormente o gerador ter sido ligado, as hélices começaram a girar. Esse movimento das
hélices ocorreu devido ao fato das pontas de cada hélice estarem eletrizadas com o mesmo sinal
o ar se ioniza e os íons que possuem carga de mesmo sinal que as pontas são repelidas. Esses por
sua vez repelem as pontas determinando a rotação das hélices com velocidade elevada.
2.5 Coloque na velocidade 5 e aproxime a bola de isopor suspensa por um fio, de modo que a
mesma toque a esfera do gerador. Observe e explique.
Nesta parte desse procedimento, ao aproximar a bola de isopor suspensa por um fio, de modo
que a mesma tocasse a esfera do gerador, inicialmente esteve afastado do gerador, após ligar o
gerador na velocidade 5, verificou-se que houve uma atração entre a bola e o gerador.
2.6 Repita o procedimento anterior, desta vez com a bola aluminizada. Observe e explique.
Ao repetir o procedimento, só que dessa vez usando uma bola aluminizada, nas mesmas
condições iniciais, após ligar o gerador, dessa vez observou-se algo diferente: houve uma
repulsão entre o gerador e a bola aluminizada, formando uma espécie de pêndulo eletrostático.
2.7 Apague a luz da sala, e aproxime uma lâmpada fluorescente do gerador. O que aconteceu
com a lâmpada? Justifique o fato.
Algo realmente interessante ocorreu neste procedimento. Verificou-se que ao se aproximar a
lâmpada fluorescente ao gerador, ela piscou ou acendeu parcialmente. Isso ocorreu primeiro
porque a lampada foi aproximada horizontalmente ao gerador. O raio da força do gerador
estava na forma horizontal,o que significa que existia uma diferença de potencial na mesma
direção horizontal.
3.0 PROCEDIMENTO (Parte 2): Rigidez dielétrica
É a máxima intensidade de campo a que uma substância pode ser submetida sem perder suas
qualidades de isolante. A intensidade de campo em que uma substância perde suas propriedades
dielétricas é chamada “tensão de ruptura”.
3.1 Aproxime (sem tocar) a esfera metálica (menor) aterrada ao gerador Van de Graaff. Como
denominamos o ruído e o brilho intenso que surgem durante a descarga elétrica quando este
fenômeno ocorre na natureza? Pesquise como ocorre esse fato.
Quando aproximamos a esfera metálica aterrada ao gerador ouvimos um ruído que quando ocorre
na natureza nós o denominamos de trovão. E verificamos também um brilho intenso que é
denominado de relâmpago. Quando temos uma nuvem carregada eletricamente durante uma
tempestade, ela irá induzir na superfície cargas de sinais opostos criando assim um campo elétrico
entre a nuvem e a superfície. Se esse campo elétrico for muito intenso teremos uma descarga elétrica
violenta que nós conhecemos como raio.
3.2 Aproxime lentamente uma esfera metálica (menor) ao gerador Van de Graaff e observe que a
uma certa distância d, há uma ruptura do poder isolante do ar.
Estime aproximadamente a distância d.
(Se necessário use uma régua de plástico para estimar a distância)
Quando aproximarmos uma esfera metálica ao gerador a uma distancia de
aproximadamente 55mm, observase-se que ocorre uma ruptura do poder
isolante do ar.
3.3 Sabendo que a rigidez dielétrica do ar seco é E = 800V/mm, qual o potencial aproximado
criado pelo gerador Van de Graaff? ( U = E d )
E = 800V/mm Sabe-se que: U = E*d U = 800V/mm * 55mm U = 44000V
d = 55mm
4.0 PROCEDIMENTO (Parte 3): Campo Elétrico externo e interno de uma esfera oca
4.1- Fixe o eletrodo com gancho na esfera do gerador e use a cuba de vidro como suporte.
4.2- Cole a lâmina de alumínio na parte externa do gerador, ligue o aparelho e descreva o que ocorreu.
[Lembre ao final de cada passo, sempre descarregar a esfera(maior) do gerador]
4.3 Agora cole essa lâmina na parte interna do gerador, ligue o aparelho e descreva o que ocorreu.
Questionário
1- Ao colocar tirinhas de plástico na esfera, percebemos a formação do campo elétrico
criado ao redor, descreva a direção dessas linhas de campo elétrico?
Ao colocarmos as tirinhas na parte superior, verifica-se que o campo elétrico estava direcionado
para cima, e quando coloco-se na lateral, verificou-se que estava direcionado para direita,
apontando para fora do gerador.
2- No caso de uma tempestade e você está dentro de um carro. Se esse carro é atingido
por um raio, há risco de choque elétrico, ou não, no interior do carro.
Não! Quando há existencia de um equilíbrio eletrostático no interior de um condutor, o seu
campo eletrico é nulo.