Prática Laboratório - Carga e Matéria

Prática Laboratório - Carga e Matéria

(Parte 1 de 2)

Universidade Federal de Uberlândia Instituto de Física – INFIS – UFU

Prática 1 [Lab.Eletrostática]: Carga e Matéria

Arthur Alves Mascarenhas Uberlândia, 1 de Setembro de 2008

Objetivo:

Utilizar diferentes maneiras de eletrizar um corpo, detectar os tipos de cargas elétricas existentes nos corpos e manusear um eletroscópio.

Introdução:

É através do átomo que se formam todos os objetos existentes no universo. O átomo é constituído de nêutrons, prótons e elétrons, os mesmos possuem respectivamente carga neutra, carga positiva e carga negativa. O elétron possui uma carga negativa de -1,6x10-19 Coulomb (C), o próton possui a mesma carga, porém positiva.

Material Utilizado:

Agulha de alta sensibilidade; Dois bastões de polipropileno; Um bastão de acrílico; Um bastão de metal pequeno; Um bastão de metal grande; Dois eletroscópios; Folha de acetato; Gerador de Van de Graaff; Grampo de metal; Papel; Placa de metal; Placa de policarbonato;

Procedimento Experimental:

O experimento é constituído de várias etapas:

1ª (etapa) Em um eletroscópio colocou-se um grampo de metal. A seguir pega-se um bastão de polipropileno e eletriza-o com um papel apenas em uma de suas extremidades e depois o encaixa no meio do grampo.

2ª (etapa) coloque uma folha de acetato sobre a placa de policarbonato e atrite-a com papel. Separe a folha da placa e aproxime, e aproxime a folha do lado da barra que está eletrizado.

3ª (etapa) atrite agora o outro bastão de polipropileno com o papel e aproxime-o do lado do bastão carregado.

4ª (etapa) repita o procedimento da 3ª etapa usando o bastão de acrílico ao invés do de polipropileno.

5ª (etapa) repita o procedimento da 3ª etapa usando o bastão de metal ao invés do de polipropileno.

6ª (etapa) pegue a placa de metal e descarregue-a segurando entre as mãos, depois prenda essa placa numa das extremidades do bastão de propileno e em seguida aproxime-a do bastão que está no eletroscópio.

7ª (etapa) aproxime o dedo do bastão.

8ª (etapa) retire o bastão e o grampo do eletroscópio. Coloque a agulha no eletroscópio de maneira que ela fique na posição vertical. Então atrite um bastão de polipropileno com o papel e passe o extremo carregado em cima do eletroscópio, girando o bastão longitudinalmente.

9ª (etapa) coloque a mão no eletroscópio e observe o que acontecerá.

10ª (etapa) atrite agora o bastão de acrílico com o papel e repita o procedimento da etapa 8ª.

11ª(etapa) descarregue o eletroscópio tocando com a mão. Em seguida coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e atrite a folha com um papel. Logo depois coloque a placa e a folha sobre o eletroscópio, com a folha voltada para cima. Depois retire a folha.

12ª(etapa) coloque a folha de acetato sobre a placa de policarbonato e atrite a folha com o papel, em seguida separe-a e aproxime a lâmpada da folha.

13ª(etapa) coloque as duas barras que estão interligadas por um fio sobre o eletroscópio, em seguida eletrize o bastão de polipropileno com a lã, depois o encoste a um dos mini bastões e em seguida solte-o.

14ª (etapa) com o outro eletroscópio sobre a mesa proceda da seguinte maneira. Atrite os bastões de acrílico e de polipropileno com um pedaço de pano, aproxime-os do eletroscópio, um de cada vez, e, observe quantas casas a lamina subiu. Logo depois atrite os mesmos bastões com um pedaço de lã.

15ª (etapa) com o gerador de Van de Graaff funcionando, pegue um bastão de metal grande e aproxime-o do gerador.

Fundamentação Teórica:

átomos

Cada átomo em seu estado natural apresenta o mesmo número de elétrons e o mesmo número de prótons, assim ele se mantém estável. Os fenômenos da eletrostática ocorrem quando a quantidade de elétrons gera cargas positivas ou negativas em relação à carga elétrica dos núcleos dos

neutro

Quando existe um excesso de elétrons em relação aos prótons, diz-se que o corpo está carregado negativamente. Quando existem menos elétrons que prótons, o corpo está carregado positivamente. Um corpo carregado negativamente, ou positivamente deve atrair o outro que possui carga oposta, e corpos carregados com mesma carga se repelem. Se o número total de prótons e elétrons é equivalente, o corpo está num estado eletricamente

instrumentos usados na experiencia

Anterior a abordagem de tipos de eletrização é necessario mencionar o que sao materiais isolantes e o que sao materiais condutores, pois sao os

facilmente deslocados do mesmo

Materiais condutores sao aqueles materiais caracterizados pelo fato de os elétrons de valência estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser

condutores possuem os elétrons fortemente ligados ao núcleo

Materiais isolantes são aqueles que ao contrario dos materiais

Agora ao falar de eletrização existem varias maneiras de eletrizar um objeto. Dentre as várias maneiras de conseguir a eletrização está: a eletrizaçao por atrito. Pode-se eletrizar um corpo atritando-o á outro, fazendo com que um

carga de sinais opostos

deles perca elétrons, e consequentemente deixando-o com carga elétrica (positiva ou negativa). A carga dos corpos eletrizados desse modo possuem

carregado se aproxima de um condutor

Outra maneira é a eletrização por indução: ocorre quando um corpo

E por ultimo é a eletrização por contato: quando um corpo eletrizado se aproxima de um corpo neutro, ai os eletrons se transferem de um corpo para o outro(o que possui maior numero de eletrons é que doa os eletrons).

cargas eletricas (positivas, ou negativas)

Ao estudar os fenômenos de eletrização é necessário conhecer o que é um eletroscópio. Um eletroscópio é um aparelho capaz de indicar a existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado ou não. Se ao aproximar um corpo do eletroscopio e este se manter imovel quer dizer que este corpo esta neutro, logo se ele se mover quer dizer que possui excesso de

Outro aparelho de grande importancia é o gerador de Van de Graff que é um gerador de cinta que serve para produzir altas tensoes continuas com uma intensidade de corrente relativamente baixa.

Resultados e Discussões:

Quando se aproxima a folha de acetato do bastão de polipropileno atritado através de uma folha de papel:

A folha repele o bastão do lado atritado

Pois, supondo que, ao atritar o bastão com o papel o mesmo tenha perdido elétrons, logo o bastão ficou em um de seus lados com carga positiva.

De modo análogo, dá-se o mesmo processo com a folha de acetato sob a placa de policarbonato que foi atritada com o papel, portanto, a folha também ficou com carga positiva, explicando assim, a repulsão.

Os bastões se repelem

Quando se aproxima outro bastão de polipropileno atritado com papel: O bastão atritado repeliu o outro bastão que estava na balança elétrica pelo fato de que, também possui carga positiva. Pois, cargas de mesmo sinal se repelem.

Os bastões se aproximam

Quando se aproxima um bastão de acrílico atritado com papel: Ao se atritar o bastão de acrílico com papel, o mesmo adquiriu excesso de carga negativa. Uma vez que os bastões se aproximaram. Como foi admitido que o bastão da balança atritado adquiriu carga positiva, logo o bastão de acrílico adquiriu carga negativa. Pois cargas de sinais contrários de atraem.

Os bastões se aproximam

Quando se aproxima um bastão de metal atritado com papel: Devido ao atrito do papel com o bastão de metal, este ficou carregado negativamente (excesso de elétrons). Admitindo-se que o bastão da balança elétrica adquiriu carga positiva, e o de metal com carga negativa, explicando assim a atração.

Placa de metal presa nas extremidades de um bastão de polipropileno (todo o material descarregado através das mãos):

Eles se atraem
bastão de polipropileno que não foi atritado

O metal que possui elétrons livres, foi induzido ao se aproximar o bastão eletrizado e adquiriu configuração contrária à carga do bastão, sendo uma parte de carga negativa e outra de carga positiva (somatória dessas cargas iguais). Logo, a carga positiva do bastão “atrai” a carga negativa da placa de metal, tendo assim, uma aproximação. Não houve aproximação no lado do

Ocorre uma atração

Dedo próximo ao bastão de polipropileno da balança eletrostática: Bastão atraído através da parte atritada e o bastão ficou em repouso, através da parte não atritada. O corpo se comportou como uma “placa de metal”, ou seja, a mesma explicação dada acima. Só que os elétrons livres para equilibrar o sistema, são provenientes da terra (considerando o planeta como fonte infinita de carga).

Bastão de polipropileno atritado com papel, próximo a agulha do eletroscópio:

A agulha foi atraída

Porque o bastão de polipropileno atritado possui carga positiva e induziu as cargas da agulha da balança elétrica que estavam longitudinalmente, logo, houve concentração de cargas induzidas (com aparecimento de uma força elétrica) e o bastão positivo atraiu a parte “negativa” da agulha, tendo assim aproximação.

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