Fenômenos Eletromagnéticos - Experimento 1

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Fenômenos Eletromagnéticos - Experimento 1
Turma D1 - Professor: Gustavo Michel Mendoza La Torre
Arthur Tembikoski RA: 11201920494 arthur.tembikoski@aluno.ufabc.edu.br
Cesar Augusto Teixeira da Costa Zebral Ferreira; RA: 11033915; E-mail institucional:
cesar.teixeira@aluno.ufabc.edu.br
Jeniffer Santos Campos; R.A.: 11201920325; E-mail institucional:
jeniffer.s@aluno.ufabc.edu.br
Victor Hugo Almeida ; RA:11201922344; E-mail institucional:
h.victor@aluno.ufabc.edu.br
Questão 1 (0.5pts)
a) Por que faíscas são geradas quando aproximamos a esfera ligada à terra da
cúpula?
Partindo do raciocínio que nenhum material é totalmente isolante (alguma diferença
de potencial faz o material conduzir), a mesma coisa se aplica ao ar atmosférico
então quando as duas esferas atingem essa diferença x de potencial entre elas o ar
passa a conduzir assim os elétrons passam pelo ar liberando energia em forma de
luz(raio).
b) Como você explicaria esse fenômeno microscopicamente, isto é, em termos
do comportamento dos átomos e elétrons?
Quando se tem uma DDP as cargas ficam concentradas em um ponto(que depende
da posição das duas esferas) e essas cargas se juntam até que chega o ponto que
faz o ar conduzir (dependendo da distância também), os elétrons ‘forçam’ um
caminho no ar para se estabilizar com as cargas positivas(ou o terra) emitindo uma
certa quantidade de energia no processo tendo um efeito de capacitor rompido.
Questão 2 (0.75 pts)
a ) O conceito de “rigidez dielétrica” de uma substância está intimamente
ligada ao processo de descarga elétrica em um meio material. Explique o que
é isso.
A rigidez dielétrica é o valor mínimo no campo elétrico necessário para que o
material isolante passe a ter elétrons livres, permitindo-os a agirem como
condutores, possibilitando a formação de correntes elétricas e a condução de
eletricidade. A rigidez dielétrica possui um valor específico para cada material.
b) Um determinado grupo observou que a distância mínima para ocorrer
descarga elétrica entre a esfera e a cúpula foi de dmin=8,2±0,6 cm.
Baseado nessas observações, estime o potencial elétrico na superfície
da cúpula (bem como sua incerteza), considerando a rigidez dielétrica do ar
30kV/cm.
Considerando a rigidez dielétrica do ar como sendo = 30 KV/cm
8,2 cm * 30 KV = 246 KV
246 +- 19,79 KV
Obs. Cálculo anexado a seguir
c) Caso tenhamos usado uma régua escolar com divisão mínima de 1 mm, o
que permite uma precisão de ±0,05 cm na medida, qual o erro de dmin para a
situação descrita na letra b desta questão? Por que ele é maior que a precisão
máxima do instrumento de medida?
246 +- 17,09 KV
Obs. Cálculo anexado a seguir
Questão 3 (0.75 pts)
Mostre que, em equilíbrio eletrostático, a relação entre a carga elétrica q em
cada folha e a deflexão θ do eletroscópio é dada por 14πϵ0q2=d2mgsen3θcosθ
onde d é o comprimento de cada folha e m sua massa, aproximadamente 70
mg, ou seja, 7×10−5 Kg.
Questão 4 (2.00 pts)
Um grupo de estudantes coletou um conjunto de valores de ângulos de
abertura do eletroscópio e os organizou em uma tabela (abra a tabela aqui -
acesso somente com login institucional no Google Drive), onde cada
componente do grupo – identificados por A, B, C, D e E – realizou duas
medidas.
Preencha a tabela de dados fornecendo um título para a mesma, não se
esquecendo de colocar as unidades correspondentes em cada coluna. Na
última linha da tabela apresenta os valores médios de cada grandeza, bem
como sua incerteza – calculada aqui através do desvio padrão da média.
Mostre as contas do cálculo do valor médio e da incerteza.
Questão 5 (0.5 pts)
Com o gerador ligado ao eletroscópio, quando aproximamos a esfera menor,
ligada à terra, da cúpula, as folhas oscilam. Explique o porque.
Antes de aproximar a esfera menor, as forças que agem sobre as folhas estão em
equilíbrio. Mas quando aproximamos, as cargas são transferidas para a Terra, tendo
então o equilíbrio sendo afetado, pois, a intensidade das forças de repulsão diminui,
ocasionando então, a oscilação das folhas.
Questão 6 (0.5 pts)
Ao aproximarmos a esfera menor, ligada à terra, das folhas do eletroscópio, as
mesmas são atraídas pela esfera.
a) Por que isso acontece?
A esfera menor, está negativamente carregada, devido sua ligação direto com a
terra, enquanto a esfera maior, ligada ao gerador de Van de Graaff possui uma
grande quantidade de cargas elétricas em excesso, onde ao aproximar as duas
esferas ocorre uma DDP ( Diferença de potencial), gerando as faíscas.
b) qual o potencial elétrico e qual é a carga da esfera menor nessa
circunstância (positiva ou negativa)? Por quê?
Para que ocorra um salto de faísca pelo ar, é necessário uma DDP de pelo menos
10.000V/cm. A esfera menor, está negativamente carregada devido a ligação
TERRA, isso ocorre devido Elétrons subir da terra para neutralizar o “excesso” de
carga positiva. Cortando-se a ligação à terra, obtém-se um corpo negativamente
carregado.