6.3 Um Relato Pessoal
7.1.1 Experiˆencias com Eletrosc´ opios
Experiˆencia 7.1 - Eletrizando uma casca cil´ındrica
Inicialmente preparamos a casca cil´ındrica da Figura 7.1 (a). Ela funcio-nar´a como um eletrosc´opio. As tirinhas de papel de “seda” internas e externas indicar˜ao as densidades de carga nas paredes de dentro e de fora da casca.
Recortamos um retˆangulo de papel sulfite ou de cartolina com um tamanho aproximado de 10 cm×20 cm (ou 10 cm×30 cm). Prendemos com fitas adesivas no meio do retˆangulo um canudo pl´astico paralelo ao plano do papel, de tal forma que uma parte do canudo fique para fora do papel. Fechamos o retˆangulo fazendo uma casca cil´ındrica e ent˜ao colamos ou grampeamos suas extremidades. Esta casca cil´ındrica ser´a `as vezes chamada simplesmente de
(a) (b)
Figura 7.1: (a) Casca cil´ındrica de papel isolada e neutra. (b) Casca cil´ındrica eletrizada. Apenas as tirinhas de fora se levantam. Quanto mais eletrizado estiver o cilindro, mais levantadas elas ficam.
cilindro. Colamos as extremidades superiores de tirinhas de papel de “seda”
tanto do lado de dentro quanto do lado de fora do cilindro. Estas tirinhas devem ter de 5 a 9 cm de comprimento e uma espessura de 1 a 3 mm. Em seguida apoiamos o canudo em um copinho de caf´e com gesso e colchete, Figura 7.1(a).
Eletrizamos uma r´egua de pl´astico ou acr´ılico por atrito contra um guar-danapo de papel ou um peda¸co de l˜a. Raspamos a r´egua pl´astica eletrizada algumas vezes na borda superior do cilindro at´e que ele fique bem eletrizado. O cilindro tamb´em pode ser carregado utilizando um eletr´oforo como aquele feito de cartolina presa a um canudo pl´astico, Figura6.1(b). Para isto tocamos com um eletr´oforo eletrizado na parte superior do cilindro. Repetimos este processo algumas vezes, sempre eletrizando o eletr´oforo antes de toc´a-lo no cilindro a cada vez. Observa-se que quando o cilindro est´a eletrizado, apenas as tirinhas de fora ficam levantadas, enquanto que as tirinhas de dentro permanecem abaixadas, como mostrado na Figura7.1(b).
Al´em do mais, a cada vez que raspamos a r´egua pl´astica eletrizada no cilindro ou que o tocamos com um eletr´oforo eletrizado, mais as tirinhas de fora v˜ao levantando, indicando que ele est´a ficando cada vez mais carregado. Depois de um certo n´umero de vezes de repeti¸c˜ao deste processo, atinge-se uma satura¸c˜ao tal que as tirinhas n˜ao levantam mais al´em de um certo ponto.
Experiˆencia 7.2 - Eletrizando um retˆangulo de papel
Recortamos uma folha de papel sulfite ou cartolina flex´ıvel, de forma retan-gular, com lados de 7cm×20cm(ou 10cm×30cm). Prendemos dois ou trˆes canudos pl´asticos na folha com fitas adesivas, com os canudos no plano da folha, sobrando uma parte dos canudos para fora do papel. A folha e os canudos ficam ent˜ao em um plano vertical, com os canudos apoiados em copinhos de caf´e com gesso e colchete. Colamos a extremidade superior de duas tirinhas de papel de
“seda” com 6 cm de comprimento e largura de 1 a 3 mm, uma tirinha de cada lado do retˆangulo, no meio dele, como indicado na Figura7.2. ´E como se fosse um eletrosc´opio mais largo, com tirinhas dos 2 lados. Ele est´a isolada da Terra pelos canudos pl´asticos.
(a) (b)
Figura 7.2: Retˆangulo de papel de frente (a) e de costas (b).
Eletrizamos este retˆangulo raspando nele algumas vezes uma r´egua de acr´ılico atritada no guardanapo. Observa-se que as tirinhas dos dois lados do retˆangulo se levantam, Figura 7.3. O retˆangulo tamb´em pode ser eletrizado encostando em sua borda superior o coletor de cargas de um eletr´oforo eletrizado. Este processo deve ser repetido algumas vezes, sempre eletrizando o eletr´oforo antes de toc´a-lo no retˆangulo.
Figura 7.3: Retˆangulo eletrizado.
Quanto mais eletrizado estiver o retˆangulo, mais levantadas ficar˜ao suas tirinhas de papel de “seda”.
Experiˆencia 7.3 - Curvando um retˆangulo eletrizado
Chame deA um lado do retˆangulo eB o outro lado. Segura-se o retˆangulo eletrizado da Experiˆencia 7.2 pelos canudos pl´asticos ou pelas bases feitas de copinho de caf´e com gesso, sem tocar na cartolina. Ele ´e ent˜ao curvado tal que forme uma faixa circular.1 Observa-se que ao ir fechando o c´ırculo, a tirinha do lado de dentro B da faixa retangular vai abaixando, enquanto que a tirinha do lado de fora Avai ficando mais levantada, Figura 7.4(a). Quando fechamos o c´ırculo, a tirinha do lado de dentro fica abaixada. Al´em disso, a tirinha do lado
1[FM91, p´ags. 74-75], [Ferb, Gaiola de Faraday, p´ag. 45] e [FR08, p´ags. 89-90].
de fora fica mais levantada na Figura7.4(a) do que qualquer uma das tirinhas da Figura7.3.
(a) (b)
B A B
A
Figura 7.4: Faixa circular eletrizada. (a) e (b): Apenas as tirinhas de fora se levantam, enquanto que as tirinhas de dentro ficam abaixadas.
Agora vamos abrindo a faixa circular, voltamos ao retˆangulo e fazemos uma nova faixa circular curvada para o outro lado. A tirinha do ladoB que estava abaixada do lado de dentro na Figura7.4(a) fica agora do lado de fora do novo c´ırculo, observando-se que fica levantada, Figura7.4 (b). J´a a tirinha do lado Aque estava levantada do lado de fora da Figura7.4(a) fica agora do lado de dentro do novo c´ırculo, observando-se que fica abaixada, Figura7.4 (b).
Experiˆencia 7.4 - Separando as duas partes de um condutor eletrizado
Uma experiˆencia an´aloga utiliza duas partes independentes que podem ser movidas separadamente.2 A primeira parte ´e um eletrosc´opio simples composto por uma cartolina retangular presa a dois canudos pl´asticos. Estes canudos ficam apoiados nos colchetes fixados a dois copinhos de caf´e com gesso. S˜ao colocadas duas tirinhas de papel de “seda” neste eletrosc´opio, uma de cada lado, como na Figura7.2. A segunda parte ´e uma faixa cil´ındrica feita de papel ou cartolina com a mesma altura da cartolina da primeira parte. Esta faixa cil´ındrica fica presa a um ou mais canudos pl´asticos apoiados nos colchetes fixados a um ou mais copinhos de caf´e com gesso. Inicialmente encostamos as duas bordas da casca cil´ındrica na cartolina retangular. Tanto a tirinha de papel de “seda” do lado de dentro quanto a tirinha do lado de fora ficam abaixadas.
Eletrizamos ent˜ao o sistema raspando uma r´egua pl´astica eletrizada na car-tolina. Observa-se que apenas a tirinha externa do retˆangulo se levanta, Figura 7.5(a).
Afastamos as duas partes segurando-as apenas pelos canudos, evitando de tocar nas cartolinas. Observa-se ent˜ao que a tirinha de fora abaixa um pouco mas permanece levantada, enquanto que a tirinha que estava do lado de dentro no caso da Figura7.5 (a) agora tamb´em se levanta, como indicado na Figura 7.5(b).
2[Fer78, Se¸c˜ao 4.10.9, p´ags. 89-90].
(a) (b)
Figura 7.5: (a) Sistema eletrizado com as duas cartolinas em contato. Apenas a tira externa se levanta. (b) Quando afastamos a faixa cil´ındrica, a tira de fora abaixa um pouco, enquanto que a tira de dentro tamb´em passa a ficar levantada.