Manual de Instruções e Guia de Experimentos
CONJUNTO DE ELETROSTÁTICA (R11)
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1. A caixa deve ser forte o bastante para o produto enviado.
2. Assegure-se que há pelo menos 5cm entre o produto e as paredes da embalagem, evitando assim que o produto seja comprimido.
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EQUIPAMENTO
COMPOSIÇÃO
- 01 eletroscópio de ponteiro; - 01 copo de Faraday;
- 01 disco metálico com pino metálico para fixação para eletrização com contato; - 01 suporte metálico para pendurar bastões e canudos;
- 10 canudos plásticos; - 01 tira de papel alumínio;
- 01 tira de nylon de 120 fios/mm; - 01 bastão de acrílico,
- 01 bastão de pvc,
MATERIAL ADICIONAL NECESSÁRIO (Não acompanha o Kit) - 01 rolo de papel toalha (NÃO ACOMPANHA O KIT)
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
OBJETIVO: Diferenciar os processos de eletrização.
Primeira Parte: Eletrização por Atrito
UMIDADE DO AR
Quando a umidade do ar está muito elevada, o meio se torna menos isolante facilitando a movimentação de cargas elétricas e dificultando os experimentos que envolvem fenômenos eletrostáticos. Nestas condições, é aconselhável que tais experimentos não sejam realizados. Pode-se obter melhores resultados utilizando uma lâmpada de pelo menos 100W ou um secador de cabelos para tornar o ambiente mais seco.
TABELA DA SÉRIE TRIBOELÉTRICA
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Picar pedacinhos bem minúsculos de papel alumínio e colocá-los sobre a mesa.
Fig.25.2 – Material para estudo da eletrização por atrito. 02. Friccionar o extremo de um canudinho plástico com papel toalha. ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
03. Aproximar o canudinho plástico dos pedacinhos de papel alumínio e descrever o que acontece.
_______________________________________________________________________ 04. Ao atritar o canudinho plástico com o papel toalha, os corpos atritados trocam cargas
elétricas entre si? Explicar sucintamente esse fenômeno.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Pele de coelho - vidro – cabelo humano – mica – lã – seda – papel – madeira – âmbar – ebonite – poliéster – PVC - isopor - plástico
_______________________________________________________________________ 05. Quando dois corpos de naturezas diferentes são atritados, eles se eletrizam com cargas
elétricas de sinais iguais ou opostos?
_______________________________________________________________________ 06. Consultar a tabela com a série triboelétrica e identificar como fica a eletrização dos dois
corpos.
_______________________________________________________________________ 07. Friccionar com energia um canudo plástico e em seguida “colocá-lo” na parede. Justificar
o que ocorre.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________
Segunda Parte: Eletrização por contato utilizando um
pêndulo eletrostático.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Montar o pêndulo eletrostático conforme a figura 25.3(a).
Fig. 25.3 – Pêndulo eletrostático para observação da eletrização por contato.
02. Retirar um fio do retalho de nylon e amarrá-lo na extremidade da haste do eletroscópio. 03. Na extremidade livre do fio de nylon colocar uma pequena placa de papel alumínio (pêndulo
de alumínio) de forma circular com diâmetro aproximado de 20mm. No corte deixar uma pequena “orelha”, para fixar no fio de nylon conforme detalhe da figura 25.3(a).
04. Friccionar com energia o extremo do canudinho plástico no papel toalha e aproximar do pêndulo de alumínio (sem tocá-lo).
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
05. Esboçar um desenho mostrando a distribuição das cargas elétricas no pêndulo de
alumínio quando o canudinho de plástico permanece próximo a ele sem tocá-lo. Justificar porque o pêndulo, mesmo sem estar eletrizado é atraído pelo canudinho.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 06. Tocar o canudinho (eletrizado negativamente) no pêndulo de alumínio e observar o que ocorre.
07. Explicar porque, imediatamente após o contato, o pêndulo de alumínio é repelido pelo canudo de plástico.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 08. Qual o sinal da carga adquirida pelo pêndulo? Houve troca de cargas negativas ou
positivas entre os dois corpos?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________
09. Manter o pêndulo de alumínio eletrizado negativamente. Friccionar com energia o extremo do bastão de acrílico no papel e aproximar (sem tocar) do pêndulo de alumínio. O que ocorre?
_______________________________________________________________________ 10. Consultar a série triboelétrica e explicar porque o canudinho de plástico repele o pêndulo
de alumínio e o bastão de acrílico o atrai.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 11. Repetir os experimentos acima com outros materiais e consultando a tabela da série
triboelétrica, identificar a eletricidade de cada bastão. - plástico e papel. _______________________________________________________________________ - pvc e papel. _______________________________________________________________________ - acrílico e papel. _______________________________________________________________________ 12. Montar dois pêndulos eletrostáticos na haste do eletroscópio.
13. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproximar dos pêndulos de alumínio, sem tocá-los. Procurar fazer a aproximação ligeiramente abaixo das plaquinhas de alumínio.
14. Observar que apesar de permanecerem eletricamente neutros os dois pêndulos se
repelem. Justificar o que foi observado.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________
15. Aproximar o canudo de plástico eletrizado dos pêndulos de alumínio até que se estabeleça o contato. Observar e explicar o que acontece.
_______________________________________________________________________ Fig. 25.4 – Pêndulo eletrostático duplo
Terceira Parte: Eletrização por indução usando um pêndulo
eletrostático.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Montar o pêndulo eletrostático conforme a figura 25.5 (a).
Fig. 25.5 – Pêndulo eletrostático para observação da eletrização por indução
02. Friccionar com energia o extremo do bastão de acrílico no papel toalha e aproximar do pêndulo de alumínio (fazer a aproximação numa posição ligeiramente abaixo da plaquinha) sem tocá-lo, conforme mostra a figura 25.5(b).
03. Mantendo o bastão próximo (ligeiramente abaixo) do pêndulo de alumínio tocá-lo com a outra mão por um momento. Afastar a mão e depois afastar o bastão carregado.
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
04. Descrever o que ocorre com a realização do procedimento 3.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 05. Aproximar novamente (sem tocar o pêndulo) o bastão carregado positivamente do
pêndulo e descrever o que se observa. Qual a carga remanescente no pêndulo?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 06. Friccionar com energia o canudinho plástico com o papel toalha (não utilizar o mesmo papel). 07. Aproximar o canudinho do pêndulo de alumínio. Descrever e explicar o que ocorre.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 08. Na eletrizado por indução como são denominados:
- o corpo carregado que é aproximado do corpo inicialmente neutro?
_______________________________________________________________________ - o corpo inicialmente neutro que adquire carga?
_______________________________________________________________________ 09. Qual o sinal da carga que o corpo eletrizado por indução adquire em relação ao indutor?
_______________________________________________________________________
Quarta Parte: Descobrindo o sinal da carga de corpos
eletricamente carregados.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Sempre que for feita a eletrização por atrito de um material com o papel toalha não usar o mesmo papel para a eletrização de outro material diferente, pois a carga remanescente no papel pode mascarar a eletrização esperada.
02. Cortar 3cm na extremidade de um canudo plástico, descarregá-lo completamente e
colocá-lo no suporte suspenso por um fio no braço do suporte do eletroscópio, de modo que o canudo plástico possa girar livremente na horizontal conforme a figura 25.6.
Fig.25.6 – Verificando o sinal da carga de um corpo eletricamente carregado
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
03. Friccionar o bastão de acrílico com papel toalha pressionado fortemente com o papel e aproximá-lo de uma das extremidades do canudinho sem tocá-lo. Aproximar o bastão de acrílico também na outra extremidade do bastão de polipropileno. Repetir os procedimentos algumas vezes para melhor observação do fenômeno. O bastão de acrílico atrai ou repele o canudinho suspenso?
_______________________________________________________________________ 04. Realizar o mesmo procedimento usando agora um canudinho plástico. Observar se ele
atrai ou repele o canudinho suspenso. O que se pode concluir a respeito destes procedimentos?
_______________________________________________________________________ 05. Retirar o canudinho suspenso, friccionar uma das suas extremidades segurando-o pela
sua parte central e fixá-lo novamente no suporte, usando sempre folha de papel diferente. Observar bem qual a extremidade eletrizada.
06. Eletrizar outro canudo plástico com papel (usar outra folha de papel) e aproximá-lo do canudinho suspenso (sem tocá-lo). Descrever, explicar o que ocorre e o que se pode concluir a respeito do sinal das cargas.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 07. Aproximar agora o canudinho da extremidade não carregada do canudo suspenso.
Descrever, explicar o que foi observado e que conclusão se pode tirar a respeito do sinal das cargas elétricas.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 08. Aproximar o bastão de acrílico eletrizado da extremidade carregada do canudo suspenso.
Descrever, explicar o que é observado a respeito do sinal das cargas desses corpos. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 09. O que deve acontecer se o bastão de acrílico for aproximado da extremidade neutra do
canudinho suspenso?
UTILIZANDO O ELETROSCÓPIO DE PONTEIRO
OBJETIVO: ESTUDAR OS FENÔMENOS ELETROSTÁTICOS
FUNDAMENTAIS COM O USO DE UM
ELETROSCÓPIO DE PONTEIRO.
Fig. 25.7 – Eletroscópio de ponteiro
Primeira Parte: Funcionamento do eletroscópio.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. É recomendável afastar do eletroscópio todo material condutor para impedir que exerçam influência no funcionamento do mesmo. Passar o papel toalha na base do eletroscópio para que fique sem umidade.
02. Colocar o ponteiro na posição indicada na figura e providenciar que ele permaneça em equilíbrio na vertical (normalmente é necessário diminuir o comprimento de uma das partes). 03. Fixar a placa circular metálica no topo do eletroscópio conforme mostra a figura 25.7.
04. Identificar as partes do eletroscópio de ponteiro mostrado na figura 25.7.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
05. Friccionar um canudinho de plástico com papel toalha para carregá-lo negativamente
(consultar a série triboelétrica).
06. Aproximar o canudinho carregado da placa circular ou da haste horizontal superior do eletroscópio. Descrever e explicar o comportamento do ponteiro.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 07. É possível descobrir a carga de um corpo eletricamente carregado através do uso do eletroscópio?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 1 2 3 4
Segunda Parte: Eletrizando o eletroscópio por contato.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. Descarregar o eletroscópio fazendo aterramento com a mão. 02. Carregar por fricção o canudinho plástico.
03. Tocar o eletroscópio com o canudinho eletricamente carregado conforme mostra a figura 25.6. Para um efeito mais eficiente é conveniente deslizar suavemente o canudinho na haste horizontal superior do eletroscópio.
Fig. 25.8 – Carregando o eletroscópio por contato. ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
04. Descrever e explicar o que é observado no procedimento.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 05. Qual o sinal das cargas remanescentes no eletroscópio?
Terceira Parte: Eletrizando o eletroscópio por indução.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. Fixar o copo metálico (copo de Faraday) no borne localizado na parte superior do eletroscópio.
02. Tocar com a mão a haste metálica do eletroscópio para descarregá-lo.
Fig. 25.9 – Eletrizando o eletroscópio por indução
03. Eletrizar por fricção um canudinho plástico com papel toalha e introduzi-lo no interior do copo metálico, sem encostar nas paredes nem no fundo.
04. Manter o canudinho carregado na posição inicial e tocar com a mão qualquer parte metálica do eletroscópio.
05. Após poucos segundos, retirar a mão e, após isso, afastar o canudinho. ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
06. Descrever e explicar o que ocorre quando o canudinho carregado é aproximado do
eletroscópio.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________
07. Qual o papel do canudinho carregado negativamente?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 08. Descrever e explicar o que é observado quando o eletroscópio é tocado com a mão.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 09. Descrever e explicar o comportamento do ponteiro quando, após desfeito o aterramento,
o canudinho é afastado do eletroscópio.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 10. Como é denominado este processo de eletrização e porque essa denominação?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 11. Comparar os sinais das cargas do corpo indutor e do eletroscópio.
_______________________________________________________________________ 12. Conhecendo-se o sinal da carga do indutor, é possivel descobrir o sinal da carga
armazenada no eletroscópio?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 13. Friccionar o bastão de acrílico com papel e introduzi-lo no copo de Faraday (sem tocar) do
eletroscópio anteriormente carregado por indução. Descrever o que acontece.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 14. O que ocorre confirma as conclusões do procedimento anterior?
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 15. Repetir o procedimento anterior com o canudinho plástico carregado negativamente e
descrever o que é observado.
_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________
MANUAL DO PROFESSOR
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
OBJETIVO: Diferenciar os processos de eletrização.
Primeira Parte: Eletrização por AtritoUMIDADE DO AR
Quando a umidade do ar está muito elevada, o meio se torna menos isolante facilitando a movimentação de cargas elétricas e dificultando os experimentos que envolvem fenômenos eletrostáticos. Nestas condições, é aconselhável que tais experimentos não sejam realizados. Pode-se obter melhores resultados utilizando uma lâmpada de pelo menos 100W ou um secador de cabelos para tornar o ambiente mais seco.
TABELA DA SÉRIE TRIBOELÉTRICA
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Picar pedacinhos bem minúsculos de papel alumínio e colocá-los sobre a mesa.
Fig.25.2 – Material para estudo da eletrização por atrito. 02. Friccionar o extremo de um canudinho plástico com papel toalha. ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
03. Aproximar o canudinho plástico dos pedacinhos de papel alumínio e descrever o que acontece.
Os pedacinhos de papel alumínio são atraídos pelo canudinho plástico.
04. Ao atritar o canudinho plástico com o papel toalha, os corpos atritados trocam cargas elétricas entre si? Explicar sucintamente esse fenômeno.
Substâncias diferentes possuem a estrutura e a distribuição de átomos e elétrons diferentes. Em um material os elétrons podem estar menos intimamente ligados ao núcleo do que em outro e por isso Pele de coelho - vidro – cabelo humano – mica – lã – seda – papel – madeira – âmbar – ebonite – poliéster – PVC - isopor - plástico
podem ser mais facilmente arrancados. Dessa forma, quando dois corpos eletricamente neutros são colocados em contato e fortemente friccionados e pressionados um contra o outro podem trocar elétrons. Com o contato e o atrito, as camadas eletrônicas mais afastadas do núcleo desses corpos ficam muito próximas, e ambos perdem elétrons um para o outro. No entanto, aquele que tiver seus elétrons das camadas periféricas menos ligados ao núcleo perde mais elétrons do que recebe, tornando-se eletricamente positivo enquanto o outro, que mais recebe do que perde elétrons, fica carregado negativamente.
05. Quando dois corpos de naturezas diferentes são atritados, eles se eletrizam com cargas elétricas de sinais iguais ou opostos?
Eles se eletrizam com cargas de sinais opostos.
06. Consultar a tabela com a série triboelétrica e identificar como fica a eletrização dos dois corpos.
O papel fica eletrizado positivamente e o canudinho plástico fica eletrizado negativamente.
07. Friccionar com energia um canudo plástico e em seguida “colocá-lo” na parede. Justificar o que ocorre.
O canudinho sendo leve e bem carregado negativamente ao ser colocado em contato com a parede eletricamente neutra repele cargas negativas da região correspondente à área de contato. Com a proximidade das cargas a força eletrostática entre cargas de sinais contrários é capaz de superar a força gravitacional sobre o canudinho mantendo-o preso à parede por algum tempo até que o ambiente absorva as cargas e deseletrize o canudinho.
Segunda Parte: Eletrização por contato utilizando um
pêndulo eletrostático.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Montar o pêndulo eletrostático conforme a figura 25.3(a).
Fig. 25.3 – Pêndulo eletrostático para observação da eletrização por contato.
02. Retirar um fio do retalho de nylon e amarrá-lo na extremidade da haste do eletroscópio. 03. Na extremidade livre do fio de nylon colocar uma pequena placa de papel alumínio (pêndulo
de alumínio) de forma circular com diâmetro aproximado de 20mm. No corte deixar uma pequena “orelha”, para fixar no fio de nylon conforme detalhe da figura 25.3(a).
04. Friccionar com energia o extremo do canudinho plástico no papel toalha e aproximar do pêndulo de alumínio (sem tocá-lo).
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
05. Esboçar um desenho mostrando a distribuição das cargas elétricas no pêndulo de
alumínio quando o canudinho de plástico permanece próximo a ele sem tocá-lo. Justificar porque o pêndulo, mesmo sem estar eletrizado é atraído pelo canudinho.
Como o canudinho está eletrizado negativamente a sua aproximação da plaquinha provoca a repulsão dos elétrons livres do pêndulo de alumínio. Dessa maneira a força eletrostática de repulsão entre as cargas negativas da plaquinha e do canudinho se torna menor que a força de atração entre as cargas positivas da região da placa mais próxima do canudinho, conforme mostrado a seguir:
Por causa dessa diferença entre as forças de atração e de repulsão pêndulo de alumínio acaba sendo atraída pelo canudinho plástico.
Força de repulsão eletrostática Força de atração eletrostática
06. Tocar o canudinho (eletrizado negativamente) no pêndulo de alumínio e observar o que ocorre. 07. Explicar porque, imediatamente após o contato, o pêndulo de alumínio é repelido pelo
canudo de plástico.
É que devido ao contato ambos ficaram com carregados com cargas de mesmo sinal (negativa) e portanto se repelem.
08. Qual o sinal da carga adquirida pelo pêndulo? Houve troca de cargas negativas ou positivas entre os dois corpos?
Carga negativa. As cargas positivas estão localizadas no núcleo dos átomos e fortemente presas por forças de coesão intensas. Apenas cargas negativas das camadas periféricas ou da nuvem de elétrons livres podem se deslocar e, portanto nesse processo de eletrização por contato são trocadas apenas cargas negativas.
09. Manter o pêndulo de alumínio eletrizado negativamente. Friccionar com energia o extremo do bastão de acrílico no papel e aproximar (sem tocar) do pêndulo de alumínio. O que ocorre?
O pêndulo de alumínio é atraído fortemente pelo acrílico.
10. Consultar a série triboelétrica e explicar porque o canudinho de plástico repele o pêndulo de alumínio e o bastão de acrílico o atrai.
Porque o canudinho plástico possui carga de mesmo sinal que o pêndulo de alumínio e o acrílico (carregado positivamente quando atritado com o papel), carga de sinal contrário.
11. Repetir os experimentos acima com outros materiais e consultando a tabela da série triboelétrica, identificar a eletricidade de cada bastão.
- plástico e papel.
O plástico se eletriza negativamente e o papel se eletriza positivamente. - pvc e papel.
O papel fica eletrizado positivamente. - acrílico e papel.
O papel fica eletrizado negativamente.
12. Montar dois pêndulos eletrostáticos na haste do eletroscópio.
13. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproximar dos pêndulos de alumínio, sem tocá-los. Procurar fazer a aproximação ligeiramente abaixo das plaquinhas de alumínio.
14. Observar que apesar de permanecerem eletricamente neutros os dois pêndulos se repelem. Justificar o que foi observado.
Ao ser aproximado o canudinho repele nas duas plaquinhas as cargas negativas e as faces das plaquinhas voltadas uma para a outra ficam com cargas iguais (positivas) e por isso se repelem.
15. Aproximar o canudo de plástico eletrizado dos pêndulos de alumínio até que se estabeleça o contato. Observar e explicar o que acontece.
Ambas adquirem elétrons do canudinho e por se tornarem ambas carregadas negativamente se repelem.
Terceira Parte: Eletrização por indução usando um pêndulo
eletrostático.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Montar o pêndulo eletrostático conforme a figura 25.5 (a).
Fig. 25.5 – Pêndulo eletrostático para observação da eletrização por indução
02. Friccionar com energia o extremo do bastão de acrílico no papel toalha e aproximar do
pêndulo de alumínio (fazer a aproximação numa posição ligeiramente abaixo da plaquinha) sem tocá-lo, conforme mostra a figura 25.5(b).
03. Mantendo o bastão próximo (ligeiramente abaixo) do pêndulo de alumínio tocá-lo com a
outra mão por um momento. Afastar a mão e depois afastar o bastão carregado. ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
04. Descrever o que ocorre com a realização do procedimento 3.
Inicialmente com a aproximação do bastão carregado positivamente as cargas negativas da plaquinha são atraídas. Feito o contato com a mão (aterramento), o alumínio recebe cargas negativas ficando eletrizado negativamente.
05. Aproximar novamente (sem tocar o pêndulo) o bastão carregado positivamente do pêndulo e descrever o que se observa. Qual a carga remanescente no pêndulo?
Quando o bastão (positivamente carregado) é aproximado do pêndulo este é atraído. Isto significa que a carga remanescente no pêndulo tem sinal contrário à do bastão e, portanto o pêndulo está carregado negativamente.
06. Friccionar com energia o canudinho plástico com o papel toalha (não utilizar o mesmo papel).
07. Aproximar o canudinho do pêndulo de alumínio. Descrever e explicar o que ocorre.
O canudinho (carregado negativamente) repele o pêndulo. Isto confirma que o pêndulo ficou carregado negativamente.
08. Na eletrizado por indução como são denominados:
- o corpo carregado que é aproximado do corpo inicialmente neutro? Indutor
- o corpo inicialmente neutro que adquire carga? Induzido
09. Qual o sinal da carga que o corpo eletrizado por indução adquire em relação ao indutor? O corpo induzido adquire sempre carga contrária da carga do indutor.
Quarta Parte: Descobrindo o sinal da carga de corpos
eletricamente carregados.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
01. Sempre que for feita a eletrização por atrito de um material com o papel toalha não usar o mesmo papel para a eletrização de outro material diferente, pois a carga remanescente no papel pode mascarar a eletrização esperada.
02. Cortar 3cm na extremidade de um canudo plástico, descarregá-lo completamente e colocá-lo no suporte suspenso por um fio no braço do suporte do eletroscópio, de modo que o canudo plástico possa girar livremente na horizontal conforme a figura 25.6.
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
03. Friccionar o bastão de acrílico com papel toalha pressionado fortemente com o papel e aproximá-lo de uma das extremidades do canudinho sem tocá-lo. Aproximar o bastão de acrílico também na outra extremidade do bastão de polipropileno. Repetir os procedimentos algumas vezes para melhor observação do fenômeno. O bastão de acrílico atrai ou repele o canudinho suspenso?
O canudinho suspenso é sempre atraído qualquer que seja a extremidade utilizada.
04. Realizar o mesmo procedimento usando agora um canudinho plástico. Observar se ele atrai ou repele o canudinho suspenso. O que se pode concluir a respeito destes procedimentos?
Um corpo carregado com carga de qualquer sinal sempre atrai um corpo eletricamente neutro.
05. Retirar o canudinho suspenso, friccionar uma das suas extremidades segurando-o pela sua parte central e fixá-lo novamente no suporte, usando sempre folha de papel diferente. Observar bem qual a extremidade eletrizada.
06. Eletrizar outro canudo plástico com papel (usar outra folha de papel) e aproximá-lo do canudinho suspenso (sem tocá-lo). Descrever, explicar o que ocorre e o que se pode concluir a respeito do sinal das cargas.
O canudinho suspenso é repelido quando o canudinho plástico é aproximado da sua extremidade carregada. Isto significa que essa extremidade possui carga de mesmo sinal que a do canudinho. Conforme consulta à série triboéletrica o canudinho plástico quando atritado com papel fica negativamente carregado. Conclui-se então que a carga da extremidade carregada do polipropileno é negativa.
07. Aproximar agora o canudinho da extremidade não carregada do canudo suspenso. Descrever, explicar o que foi observado e que conclusão se pode tirar a respeito do sinal das cargas elétricas.
Agora essa extremidade não carregada do bastão é atraída, pois como já foi visto anteriormente um corpo carregado atrai um corpo eletricamente neutro.
08. Aproximar o bastão de acrílico eletrizado da extremidade carregada do canudo suspenso. Descrever, explicar o que é observado a respeito do sinal das cargas desses corpos.
O canudo suspenso é atraído quando o bastão de acrílico é aproximado da sua extremidade carregada. Isto significa que essa extremidade possui carga de sinal contrário da carga do bastão de acrílico. Como anteriormente se verificou que a carga da extremidade carregada do negativo é negativa conclui-se que o bastão de acrílico está carregado positivamente.
09. O que deve acontecer se o bastão de acrílico for aproximado da extremidade neutra do canudinho suspenso?
UTILIZANDO O ELETROSCÓPIO DE PONTEIRO
OBJETIVO: ESTUDAR OS FENÔMENOS ELETROSTÁTICOS
FUNDAMENTAIS COM O USO DE UM
ELETROSCÓPIO DE PONTEIRO.
Fig. 25.7 – Eletroscópio de ponteiro
Primeira Parte: Funcionamento do eletroscópio.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. É recomendável afastar do eletroscópio todo material condutor para impedir que exerçam influência no funcionamento do mesmo. Passar o papel toalha na base do eletroscópio para que fique sem umidade.
02. Colocar o ponteiro na posição indicada na figura e providenciar que ele permaneça em
equilíbrio na vertical (normalmente é necessário diminuir o comprimento de uma das partes).
03. Fixar a placa circular metálica no topo do eletroscópio conforme mostra a figura 25.7.
04. Identificar as partes do eletroscópio de ponteiro mostrado na figura 25.7. ---- Base de material isolante.
---- Haste metálica de material condutor que constitui o corpo do eletroscópio e que permite a fixação do ponteiro e do disco ou copo condutor (copo de Faraday).
---- Ponteiro.
---- Disco ou copo condutor.
ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
05. Friccionar um canudinho de plástico com papel toalha para carregá-lo negativamente
(consultar a série triboelétrica).
06. Aproximar o canudinho carregado da placa circular ou da haste horizontal superior do eletroscópio. Descrever e explicar o comportamento do ponteiro.
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Quando o canudinho carregado negativamente é aproximado, as cargas negativas das partes metálicas do eletroscópio próximas ao canudinho são por ele repelidas e se dirigem para o ponteiro e para o corpo do eletroscópio. Tanto o ponteiro como as hastes estão carregados com cargas de mesmo sinal e então se repelem. Como ponteiro pode girar ele o faz se afastando das hastes e indicando que o corpo aproximado estava eletricamente carregado.
07. É possível descobrir a carga de um corpo eletricamente carregado através do uso do eletroscópio?
Não. O eletroscópio pode indicar se um corpo está ou não eletrizado, porém não ´pode indicar qual o sinal da carga, a menos que se conheça o sinal das cargas do corpo aproximado.
Segunda Parte: Eletrizando o eletroscópio por contato.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. Descarregar o eletroscópio fazendo aterramento com a mão. 02. Carregar por fricção o canudinho plástico.
03. Tocar o eletroscópio com o canudinho eletricamente carregado conforme mostra a figura 25.6. Para um efeito mais eficiente é conveniente deslizar suavemente o canudinho na haste horizontal superior do eletroscópio.
ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
04. Descrever e explicar o que é observado no procedimento.
As cargas negativas em excesso no canudinho exercem forças repulsivas entre sí. Devido a isso, durante o contato parte dessas cargas se deslocam para o corpo eletricamente neutro (eletroscópio). Dessa forma o corpo do eletroscópio e o ponteiro ficam carregados com cargas de sinais iguais e se repelem proporcionando a deflexão do ponteiro. A deflexão do ponteiro permanece mesmo após terminado o contato.
05. Qual o sinal das cargas remanescentes no eletroscópio?
O eletroscópio fica carregado com cargas de mesmo sinal do corpo colocado em contato.
Terceira Parte: Eletrizando o eletroscópio por indução.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS01. Fixar o copo metálico (copo de Faraday) no borne localizado na parte superior do eletroscópio.
02. Tocar com a mão a haste metálica do eletroscópio para descarregá-lo.
Fig. 25.9 – Eletrizando o eletroscópio por indução
03. Eletrizar por fricção um canudinho plástico com papel toalha e introduzi-lo no interior do
copo metálico, sem encostar nas paredes nem no fundo.
04. Manter o canudinho carregado na posição inicial e tocar com a mão qualquer parte metálica do eletroscópio.
05. Após poucos segundos, retirar a mão e, após isso, afastar o canudinho.
ANÁLISE DE RESULTADOS E CONCLUSÕES
06. Descrever e explicar o que ocorre quando o canudinho carregado é aproximado do
eletroscópio.
O ponteiro sofre deflexão indicando que o corpo aproximado está eletrizado. A aproximação do canudinho carregado negativamente repele cargas negativas do copo. Assim, as hastes e o ponteiro ficam com excesso de cargas negativas e se repelem. O ponteiro sofre então uma deflexão.
07. Qual o papel do canudinho carregado negativamente?
A aproximação do canudinho provoca a separação das cargas no eletroscópio (as cargas negativas são repelidas pelo canudinho), por isso ele é denominado de indutor.
08. Descrever e explicar o que é observado quando o eletroscópio é tocado com a mão. Como o canudinho continua repelindo cargas negativas o toque com a mão faz o papel de aterramento, ou seja, as cargas negativas em excesso fluem para o corpo da pessoa que tocou o eletroscópio. Essa parte do eletroscópio então se torna eletricamente neutra e assim o ponteiro deixa de ser repelido pelas hastes verticais e retorna à sua posição vertical (de equilíbrio).
09. Descrever e explicar o comportamento do ponteiro quando, após desfeito o aterramento, o canudinho é afastado do eletroscópio.
Desfeito o aterramento e afastado o canudinho indutor, o ponteiro deflete, pois o eletroscópio perdeu elétrons no aterramento e ficou carregado positivamente (Ocorre uma redistribuição da falta de elétrons em todo o eletroscópio).
10. Como é denominado este processo de eletrização e porque essa denominação?
Eletrização por indução. Essa denominação se deve ao fato do corpo eletrizado não tocar o eletroscópio, mas ser apenas aproximado dele.
11. Comparar os sinais das cargas do corpo indutor e do eletroscópio.
O eletroscópio fica carregado com cargas elétricas de sinal contrário das cargas do indutor.
12. Conhecendo-se o sinal da carga do indutor, é possivel descobrir o sinal da carga
armazenada no eletroscópio?
Sim. No caso, conforme determina a série triboelétrica, o indutor (canudinho plástico) está carregado negativamente. Como o eletroscópio adquire carga de sinal contrário, ele está carregado positivamente. 13. Friccionar o bastão de acrílico com papel e introduzi-lo no copo de Faraday (sem tocar) do
eletroscópio anteriormente carregado por indução. Descrever o que acontece.
Aumenta a deflexão do ponteiro do eletroscópio indicando que o bastão de acrílico está atraindo cargas negativas deixando o ponteiro e a haste do eletroscópio com mais cargas positivas.
14. O que ocorre confirma as conclusões do procedimento anterior?
Sim, porque as cargas negativas (no ponteiro e nas hastes) foram atraídas pelo bastão de acrílico carregado positivamente (de acordo com a série triboelétrica o bastão se carrega positivamente quando atritado com o papel).
15. Repetir o procedimento anterior com o canudinho plástico carregado negativamente e descrever o que é observado.
O ponteiro defletido retorna à posição vertical, indicando que o canudinho repele cargas negativas deixando ponteiro e hastes do eletroscópio eletricamente neutros.
