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ELETRIZAÇÃO, PODER DAS PONTAS E CAMPO ELÉTRICO.
07 de Abril de 2015
Resumo: Neste experimento iremos testar a eletrização de corpos através de atrito também chamada de eletrização estática o comportamento do torniquete elétrico e o poder das pontas e o comportamento das linhas de campo elétrico.
Introdução Teórica
Carga elétrica é uma propriedade intrínseca das partículas que formam a matéria e podem ser positivas (prótons) ou negativas (nêutrons) a desigualdade entre essas partículas num mesmo corpo caracteriza a eletrização seja ela positiva (maior quantidade de prótons), ou seja, ela negativa (maior quantidade de nêutrons) podemos eletrizar um corpo através de várias formas a que iremos usar neste experimento é gerada por fricção ou atrito a essa eletricidade chamamos de eletricidade estática. Quando temos a presença de uma carga elétrica num espaço esse espaço se altera, dando origem a um campo elétrico. Duas partículas carregadas exercem uma força entre se, sendo por atração (quando as cargas são de sinais opostos, ou seja, carga positiva e carga negativa) ou sendo por repulsão (quando possuem cargas de mesmo sinal ++ ou --) essa força de atração e repulsão associada à carga elétrica dos objetos é chamada de força eletrostática e pode ser calculada através da Lei de Coulomb.
Materiais Utilizados
Gerador eletrostático de correia também conhecido como gerador de Van de Graff;
Torniquete e suporte;
Cuba acrílica;
Conjunto de eletrodos;
Óleo de rícino;
Farinha de milho;
Fios e conexões;
Figura 1 - Gerador de Van de Graff.
Procedimento / Resultados
1º Etapa do experimento:
Figura 2 - Encaixe do torniquete.
O torniquete foi encaixado no capacete metálico do gerador, e após o gerador foi ligado. Quando o gerador começou a ficar carregado, a cerca de 12 (doze) minutos, percebe-se a primeira rotação. Isso ocorre por conta da eletrização, pois a repulsão entre as pontas é dada pelo acúmulo de cargas, fazendo com que o torniquete girasse. Depois de 28 (vinte e oito) minutos observa-se que as rotações ocorrem com maior velocidade, ou seja, quando mais o gerador fica carregado, maior será a repulsão das cargas e consequentemente terá maior velocidade.
2º Etapa do experimento:
Nessa etapa, os procedimentos efetuados foram para observar as linhas de campo em determinadas situações. Para isso:
Foi colocado óleo de rícino em quantidade suficiente para preencher o fundo da cuba acrílica.
Após foi Salpicado grãos de farinha no óleo de maneira uniforme para preencher toda a área da cuba.
Foram utilizados eletrodos, positivo (vermelho) e negativo (preto) de acordo com a convenção. Os mesmos foram prendidos no suporte da cuba.
O eletrodo positivo foi ligado na base do gerador de correia e o negativo no capacete do gerador.
Figura 3 - Esquema linhas de campo.
No esquema acima, podemos observar que as linhas de campos começam a se formar na medida em que ocorre a DDP (diferença de potencial), em relação aos eletrodos positivo e negativo.
No laboratório experimental, foram feitos alguns casos, onde as linhas de campo são dadas de formas diferentes, de acordo com o comprimento das conexões, ou acréscimos de materiais isolantes ou condutores. Tais como:
Figura 4 - Anéis metálicos com DDP.
O anel de fora é carregado positivamente e o anel de dentro é carregado negativamente, com essa diferença de potencial, as linhas de campo se formam entre os dois anéis.
Figura 5 – Barras Paralelas.
Na direção de uma placa para outra, formam-se linhas de campo, a partir de cada extremidade das pontas.
Figura 6 – Círculo condutor.
As linhas de campos se formam tanto ao redor do círculo de metal, quanto nas pontas, pois esse material é condutor de eletricidade, surgindo as linhas de campo pela diferença de potencial.
Figura 7 – Barra positiva de ponta menor e Barra negativa de ponta maior.
Observa-se claramente que as linhas se concentram nas pontas, pois pelo fato da ponta ser menor as linhas de campo se expandem com maior volume dentro da área da cuba.
Figura 8 – Círculo isolante.
O material utilizado foi um circulo de PVC, ou seja, é isolante,
então na proximidade desse circulo não se forma linhas de campo,
somente nas extremidades das pontas metálicas.
Análise dos Resultados
Todos os resultados obtidos no experimento foram satisfatórios, pois a intenção era visualizar as linhas de campo em determinadas situações, de acordo com a diferença de potencial elétrico, o que de fato foi comprovado experimentalmente. E referente a primeira etapa, a repulsão entre as pontas é dada pelo acúmulo de cargas, fazendo com que o torniquete girasse.
Podemos perceber que as linhas de campo elétrico formam linhas horizontais perpendiculares à base dos eletrodos.
Conclusão
Com base nos dados coletados chegamos à conclusão que a eletricidade estática gerada pelo Gerador de Van Graaff se dá através do atrito da correia com o pente metálico e essa eletrização se transfere para a cúpula de descarga através do campo elétrico e ao montar o torniquete elétrico na cúpula este sofreu eletrização por transferência de carga ficando eletrizado com cargas de mesmo sinal o que faz com que as pontas do torniquete elétrico, onde a forca eletrostática é maior, se repilam fazendo o torniquete adotar o movimento giratório.
Pode-se concluir que o experimento atingiu o objetivo proposto para o aprendizado, de forma que através de uma configuração simples conseguiu-se visualizar com clareza a formação dos campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas pelo campo elétrico gerado. Pôde-se notar o seu comportamento diante de cada mudança estabelecida através da troca de configuração e disposição dos materiais usados nos experimentos.
Bibliografia
HALLYDAY&RESNICK,; fundamentos de física. 8ªed, vl 3 pdf ,produced by Scan 2pdf LTC.
HALLIDAY, D., Resnick, R. Walker, J - Fundamentos de Física 3 ? Tradução BIASI Ronaldo Sérgio de, - Rio de Janeiro: Livros técnicos e Científicos Editora, 7a Edição, 2007.
Documentos retirados da internet:
Disponível em: < https://www.feitadeciencias.com.br/sala11/11_03.asp> acesso às 14:55 em 03 de Abril de 2015.
Disponível em: < http://ciencia.hsw.uol.com.br/geradores-van-de-graaff.htm> acesso em 17 de outubro de 2009.
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