LABORATÓRIO

QUESTIONÁRIO

Disciplina: Física III Turma: 3° período

Professor: Evgueni

Nome do aluno NotaLuis Paulo AbbadiaEdsonRaphaelSabrina

Questionário da Segunda Prática

1) Por que, já que a quantidade de cargas sobre o eletroscópio não se altera com a aproximação de uma placa, a indicação do eletroscópio varia quando isso acontece?

Porque o processo utilizado é de indução, não há troca de cargas e existe uma interação entre cargas opostas quando o corpo eletrizado se aproxima do outro que está com as cargas.

2) Baseado na sua resposta anterior, além do tradicional lim F/q (quando q tende à zero) que outras considerações de caráter geométrico devem ser feitas na definição do campo elétrico?

Quanto maior a área e quanto menor a distância, mais intenso é o campo elétrico. A geometria do objeto irá influenciar diretamente na intensidade do campo elétrico.

3) Qual a diferença relevante entre as situações das cargas nas placas da 1° parte da experiência?

Quando se segura pela parte isolante, a face inferior da placa fica positiva e a face superior fica negativa. Quando se segura pela parte do metal a carga negativa da face superior será retirada pela terra, o que faz com que aumente a intensidade do efeito observado. Ou seja, com a placa do eletroscópio a rearruamação de cargas no processo de indução foi bem mais intensa do que a rearrumação da placa acrílica.

4) Que relação guardam as intensidades do campo elétrico numa dada região, antes e depois de nela inserirmos um dielétrico? Explique.

Quando se segura pela parte condutora o negativo da haste se descarrega aumentando a positividade no bastão, o que faz com que a agulha se feche com mais intensidade.

Quando a carteirinha é colocada entre as duas placas vai haver a polarização, ou seja, transmissão de informação, mas não há transferência de cargas.

Na polarização há uma deformação da molécula com movimento relativo com o centro de massa. Não há eletrização; elas só se movimentam, mas não se carregam. O isolante nesse caso é um dielétrico.

Quando se introduziu o dielétrico, o campo efetivo diminuiu e a capacitância aumentou, o que pode ser fisicamente demonstrado pelo fato de que houve maior transferência de elétrons de baixo para cima.

Assim, onde houver maior densidade de dielétrico marcando as linhas de campo, a intensidade do campo será maior.

5) Na segunda parte da experiência, os grãos de farinha conseguem ficar em equilíbrio, apesar do campo elétrico externo causado pelas cargas sobre os eletrodos. Como isto é possível? Da sua explicação é possível justificar a maior ou menor concentração de grãos?

Porque ocorre a polarização dos grãos de farinha. A parte negativa de um grão se une à parte positiva de outro e assim sucessivamente. Com isso, os grãos de farinha atuam como dielétricos e se arrumam até que marquem as linhas de campo e atinjam o equilíbrio. Quanto maior a concentração, maior a intensidade do campo elétrico.

6) Seria possível realizar a experiência com cargas pontuais ao invés dos dipolos em que os grãos de farinha se tornam, por ação do campo elétrico criado pelas cargas sobre os eletrodos, justifique sua resposta? Como funcionam os grãos?

Sim. Ocorre a polarização com menor intensidade já que não há outro potencial (contrário àquele). Com isso, o campo elétrico é menos intenso. E como um eletrodo é somente uma fonte de campo elétrico, então os grãos se alinharão radialmente.

Cada arranjo de eletrodo com diferentes geometrias pode-se verificar a formação das linhas de campo elétrico:

Procedimento e observações:

1ª Parte

Nesta experiência nota-se que ao atritar o bastão e o aproximar do eletroscópio carregado, observa-se que o seu ponteiro se fecha. Isto acontece porque os elétrons são atraídos pelo bastão. Com isso, a deformação diminui quando o bastão é aproximado, devido à redistribuição de cargas elétricas que o bastão causou. Isto ocorre porque ao aproximar o bastão, produz um campo elétrico que deforma o campo elétrico do eletrodo do eletroscópio havendo assim uma redistribuição das cargas, o que leva a uma diminuição da deformação.

Observa-se que ao variar a distância do bastão com o eletrodo do eletroscópio faz-se com que a deformação varie também, sendo maior a diminuição da deformação quanto mais próximo do eletrodo o eletroscópio estiver. Com isso, quanto maior a distância da barra do eletroscópio, menor o ângulo que o ponteiro faz com a haste e vice- versa. Isto nos mostra que, a força eletrostática é inversamente proporcional à distância.

Quando mantiver o eletrodo a uma distância fixa do outro e tocar neste com o dedo haverá uma deformação maior do que quando aproximar o eletrodo pela primeira vez. Isto porque o dedo (condutor elétrico) aterra o lado superior do eletrodo havendo a saída de elétrons e a diminuição da densidade de carga na agulha do eletroscópio. Ao diminuir a repulsão, favorece a atração na agulha do eletroscópio, com isso há uma grande diminuição na deformação da agulha.

Já quando se coloca uma placa de acrílico entre o eletrodo do eletroscópio e à ponta do bastão, um sobre o outro sem se tocarem, a agulha também se fecha, mas desta vez é devido à polarização das moléculas da placa de acrílico.

Observa-se que o efeito causado no eletrodo do eletroscópio foi o mesmo causado no procedimento anterior, onde também houve uma diminuição da deformação da agulha do eletroscópio.

No entanto, o que causou a diminuição da deformação quando a placa foi posta próxima do eletrodo circular foi a polarização das moléculas da placa isolante e não uma redistribuição de cargas, uma vez que, por ser a placa um isolante, isso não seria possível acontecer.

2ª Parte

Figura 1 – Carga pontual

As partículas da farinha que tocam a carga pontual absorvem carga. Por simetria, as linhas são radiais. O campo elétrico não é constante e diminui com o aumento da distância à esfera. Quanto maior à distância à esfera, mais separadas estão as linhas de força. O campo elétrico é o mesmo para todos os pontos que estão na mesma distância do centro da esfera.

Figura 2 – Dipolo elétrico

Ao adicionar uma carga com mesma intensidade só que com sinal oposto, observa-se que entre as cargas existem linhas de forças mais grossas devido à força ser maior.

Figura 3 – Cargas pontuais de mesmo sinal

Ao adicionar uma carga com mesma intensidade e com mesmo sinal, observa-se que entre as cargas existem linhas de forças que ficam perpendiculares. Vale lembrar que as linhas de força não se cruzam.

Figura 4 – Carga pontual no centro do anel com carga oposta

Nota-se que há linhas de força dentro e fora do anel. E fora do anel também tem campo elétrico.

Figura 5 – Anel carregado

Fora do anel tem linhas de força. Já dentro do anel quase não há campo elétrico, comprovando a Lei de Gauss e devido às cargas se repulsarem, produzindo um campo para fora.

Figura 6 – Anéis concêntricos com cargas opostas

De acordo com a Lei de Gauss, o campo elétrico no interior do círculo menor é nulo. Já externamente ao círculo maior o campo também é nulo porque os campos produzidos pelos círculos maior e menor se anulam.

Figura 7 – Condutor retilíneo carregado

Quando a carga teste é positiva, o campo elétrico aponta para fora (carga positiva) e para dentro (carga negativa). Existem linhas de forças.

Figura 8 – Fio reto com carga pontual e polaridades opostas

Quanto mais próximo da placa, mais intenso é o campo.

Figura 9 – Fios paralelos com cargas opostas

As linhas de força são retas e paralelas, porém há variação nas bordas. O campo elétrico é neutro fora das placas.

Figura 10 – Corpo pontudo

Observa-se que quanto menor o raio de curvatura, maior a densidade de cargas. O campo elétrico não é constante, mas diminui com o aumento

da distância aos pontos carregados. Quanto maior a distância a esses pontos menor o campo elétrico, por conseguinte mais separadas são as linhas de força. Vale lembrar que linhas de forças perpendiculares (plano) e linhas de força radiais (esfera).

Conclusão

A experiência realizada foi bem sucedida. Na primeira parte, constata-se a deformação do campo elétrico na presença de carga de tamanho comparável ao da carga em questão. Já na segunda parte, concluí-se que o comportamento das linhas de força para cada conjunto de eletrodos depende de diferentes fatores, tais como formato, sinal de cada carga e distância entre os eletrodos. Observo-se também a Lei de Gauss em um condutor em equilíbrio.