Relatório de Eletrostatica
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UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
RELATÓRIO DE EXPERIÊNCIA
“FORÇA ELETROSTÁTICA”
(1º EXPERIÊNCIA)
Disciplina: Física 3
PROFº DANIEL
SUMÁRIO
OBJETIVO .........................................................03
MATERIAL UTILIZADO......................................03
INTRODUÇÃO....................................................03
EXPERIÊNCIA....................................................07
RESULTADOS....................................................10
CONCLUSÃO......................................................14
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................14
OBJETIVO
1
O objetivo do experimento foi analisar a força eletrostática da eletrização
em suas etapas de atrito, contato e indução, observando essas etapas aplicadas com o tipo de material denominado isopor, analisando a sua carga adquirida após o processo de eletrização e as influências do fenômeno eletrostático.
MATERIAL UTILIZADO
Transferidor 180ºTripé Régua 30 cmBarbante 13 cm1 Bola de isopor pequena1 Tecido de algodão
INTRODUÇÃO
Toda a matéria é composta por partículas denominadas átomos e que possui partículas menores: os prótons, os nêutrons e os elétrons. No átomo, os elétrons orbitam no núcleo, que contém prótons e nêutrons onde se concentra a maior densidade do átomo. São essas partículas menores a grande chave para entendermos o a Força Eletrostática.As partículas do átomo atribuem a ele a característica de possuir carga elétrica, podendo um corpo estar eletricamente carregado positivamente ou negativamente, ou ainda neutro, de acordo com a diferença ou igualdade de número de prótons e elétrons. Ressaltando que o que altera a característica elétrica do átomo é a sua perda ou ganho de elétrons, pois ele se encontra em uma região de menor densidade e mais fluxo de movimento.
DEMONSTRAÇÃO:
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Carga elementar é a denominação da carga do elétron, e essa carga nos possibilita calcular a carga elétrica de um corpo:
Q = n.e Q- Carga elétrica (Coulomb)N- Numero de elétrons em excesso (+) ou em falta (-)e- carga elementar (1,6 x 10-19 Coulomb)
A ELETRIZAÇÃO DE UM CORPO PODE SER:
POR ATRITO:
Friccionando objetos de materiais diferentes e neutralizados, um dos materiais irá doar e o outro irá receber elétrons de modo que cada um ficará com cargas elétricas opostas, enquanto um ficará eletricamente positivo, o outro por sua vez, ficará eletricamente negativo de acordo com a FIGURA 01:
1 2
3 4
FIGURA 01- ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
POR CONTATO:
Neste tipo de eletrização, é posto em contato um corpo neutro (B) e um corpo eletricamente carregado (A), ao final da eletrização por contato, observa-se uma nova característica elétrica do corpo (B) que terá o mesmo sinal da carga do corpo (A), de acordo com a figura:
FIGURA 02- ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
POR INDUÇÃO:
Neste tipo de eletrização, não há contato entre os corpos. Um corpo eletrizado é aproximado de um corpo neutro, sem que estes se toquem nesse processo ocorre um rearranjo das cargas fazendo com que o corpo neutro possua uma região eletrizada de acordo com FIGURA 3:
3
FIGURA 03- ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO
É importante observar o princípio de conservação de cargas. Em um sistema isolado, a quantidade de cargas elétricas no início e no fim são iguais em qualquer processo.
TABELA 01- SÉRIE TRIBOELÉTRICA
FACILIDADE EM ELETRIZAR-SE
POSITIVAMENTE (DECRESCENTE)
NEUTROSFACILIDADE EM ELETRIZAR-SE
NEGATIVAMENTE (CRESCENTE)
PELE HUMANA ALGODÃO MADEIRACOURO AÇO ÂMBAR
PELE DE COELHO bORRACHA DURAVIDRO NÍQUEL E COBRE
CABELO HUMANO PRATA E LATÃONYLON OURO E PLATINA
LÃ POLIÉSTERCHUMBO ISOPOR
PELE DE GATO FILME DE PVCSEDA POLIURETANO
ALUMÍNIO POLIETILENOPAPEL PVC
TEFLON
FÓRMULAS DE ELETROSTÁTICA
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FIGURA 04
EXPERIÊNCIA
Nesta experiência iremos analisar o processo de força eletrostática aplicado à dois corpos, sendo eles uma régua e uma bola de isopor considerando a facilidade de ambos em eletrizar-se negativamente.Mediremos a carga induzida na bola de isopor.
A figura a baixo mostra a montagem feita para a realização do experimento:
FIGURA 05- MONTAGEM DO EXPERIMENTO
A próxima figura mostra a relação das cargas dos corpos em que, a régua foi eletrizada por atrito com um tecido de algodão e em seguida foi colocada próxima à bola de isopor e observou-se a atração dos corpos, percebendo-se dessa vez a eletrização da bola de isopor primeiro por indução (durante o trajeto do corpo de isopor), e em seguida por contato (quando a bola de isopor toca a régua.
FIGURA 06 – RELAÇÃO DE CARGA ENTRE OS CORPOS
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A próxima figura mostra as forças resultantes do experimento:
FIGURA 07- FORÇAS RESULTANTES DO EXPERIMENTO
Desta forma podemos realizar os cálculos observando as forças resultantes obtendo a partir da SOMA DAS FORÇAS:
ΣFe= 0
Fe-Tx=0Fe= Tx
ΣFy=0
Ty-P=0Ty=P
Tangente de α =Tx Ty
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FIGURA 8- CATETOS DO ÂNGULO
Fe= q² k d²
EXERCÍCIO:
Determinar a carga induzida(q) na bola de isopor:Dados:
α (graus) d (cm) q (carga induzida)4° 1,0 ?6º 2,0 ?9º 3,0 ?
P=m.gP= 0,0023 x 9,8P= 2,225 x 10exp. -2
K= 9 x 10exp. 9
Ty=13 cm
FÓRMULA PARA DESENVOLVER AS FASES DO EXPERIMENTO:
7
Tg α = TxTy
Tg α . Ty = Tx
Tg α . P = Tx
Tg α . m . g = q² . kd²
d² . Tg α . m . g = q² . k
d² . Tg α . m . g = q²k
1ª FASE DO EXPERIMENTO:
α = 4ºd = 1,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2
Tg 4º = 6,99 x 10 exp -2 ____________________________________q = √1² . 6,99 x 10 exp -2 . 2,25 x 10 exp -2
9 x 10 exp 9
_________________q = √15,72 x 10 exp -4
9 x 10 exp 9
_______________q = √d² . Tg α . m . g
k
_______________q = √d² . Tg α . m . g
k
8
RESPOSTA:
Q = 4,2 x 10 exp -7
2ª FASE DO EXPERIMENTO:
α = 6ºd = 2,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2
Tg 6º = 1,05 x 10 exp -1 ____________________________________q = √2² . 1,05 x 10 exp -1 . 2,25 x 10 exp -2
9 x 10 exp 9
_________________q = √9,45 x 10 exp -3
9 x 10 exp 9
RESPOSTA:
_______________q = √d² . Tg α . m . g
k
9
Q = 1,0 x 10 exp -6
3ª FASE DO EXPERIMENTO:
α = 9ºd = 3,0 cmk = 9 x 10 exp.9m.g = 2,25 x 10 exp. -2
Tg 9º = 1,58 x 10 exp -1 ____________________________________q = √3² . 1,58 x 10 exp -1 . 2,25 x 10 exp -2
9 x 10 exp 9
_________________q = √3,19 x 10 exp -2
9 x 10 exp 9
RESPOSTA:
_______________q = √d² . Tg α . m . g
k
10
Q = 1,9 x 10 exp -6
TABELA DE RESULTADOS DO EXPERIMENTOα (graus) d (cm) Q (carga induzida)
4º 1,0 4,2 x 10 exp -76º 2,0 1,0 x 10 exp -69º 3,0 1,9 x 10 exp -6
CONCLUSÃO
Analisando o experimento realizado, foi possível adquirir conhecimento sobre uma propriedade elementar da matéria: a carga elétrica, estudando a propriedade elétrica de materiais habitualmente utilizados e a maneira com a qual os corpos se afetam de acordo com o modo de manipulação. Verificou-se também as formas de eletrização variável de acordo com o método. Observou-se nessa experiência a relação da causa e efeito da eletrização.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Apontamento de aulas do Prof Daniel
Livro: Física 3 (Resnick, R.; Halliday, D.; Krane, K.S., editora LTC,RJ, 2002)
Site: www.vestibular1.com.br/revisao/eletrostatica.doc
Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=4S-BU-825Ac
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