UNIFESP Universidade Federal de So Paulo U.C. Fsica III Prof Nadja S. Magalhes Experimento 1: Eletrosttica Processos de Eletrizao Realizado em 25/08/2011 Fernando C. S. Machado, Jssica Soares da Silva, Mariana Gomes, Rafael Jun Tomita, Rodrigo... Turma Q.I. noturno Data de entrega do relatrio: 08/09/2011 Neste experimento, foram observados vrios fenmenos eletrostticos, onde se constatou o processo de eletrizao por atrito e com o uso do gerador de Van de Graaff notouse a ruptura dieltrica do ar, ionizando-o, conseguiu-se tambm acender uma lmpada fluorescente, sendo que a distncia com que o experimentador segura a lmpada afeta diretamente a intensidade com que esta acende. Alm disso, ocorreu tambm a eletrizao por induo, onde tiras de alumnio e pedaos de papel adquiriram cargas por induo atravs do mesmo equipamento, e assim observou-se o fenmeno do vento eltrico. Na parte em que foi realizado o contato das mos com o gerador de Van de Graff foi observada a repulso entre os fios de cabelo causada por esse contato. I. Objetivo Foram realizados diversos experimentos com intuito de demonstrar algumas propriedades eletrostticas, sendo o gerador de Van de Graaff o principal instrumento realizado nesse estudo. II. Introduo O gerador de Van de Graaff foi inventada pelo fsico Robert Jemison van de Graaff por volta de 1930 tendo como finalidade, a produo de uma alta diferena de potencial (da ordem de 20 milhes de volts) para acelerar partculas carregadas. Este aparelho muito simples, consta de um motor, duas polias, uma correia ou cinta, duas hastes ou terminais feitos de finos fios de cobre e uma esfera oca onde se acumula a carga transportada pela cinta como demonstrado na figura a seguir (figura 1).

Figura 1. Esquematizao do gerador de Van de Graaff.1

No gerador de Van de Graaff, um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor eltrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metlica oca. Atravs de pontas metlicas a correia recebe carga eltrica de um gerador de alta tenso. A correia eletrizada transporta as cargas at o interior da esfera metlica, onde elas so coletadas por pontas metlicas e conduzidas para a superfcie externa da esfera. Como as cargas so transportadas continuamente pela correia, elas vo se acumulando na esfera. Por esse processo, a esfera pode atingir um potencial de at 10 milhes de volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experincias de Fsica atmica, ou milhares de volts nos pequenos geradores utilizados para demonstraes nos laboratrios de ensino. [1] Ruptura Dieltrica e Descargas Eltricas Na primeira parte deste experimento foi possvel a visualizao de fascas entre o gerador de Van de Graaff e a esfera auxiliar atravs do fenmeno denominado ruptura dieltrica. A ruptura dieltrica ocorre quando alguns materiais isolantes so imersos em um campo eltrico intenso, ionizando-se e tornando-se condutores. Um exemplo deste fenmeno seria a formao de relmpagos e fascas. [2] Um relmpago ocorre em um tempo muito curto, sendo composto de inmeras descargas eltricas individuais, separadas por dezenas de milissegundos. Embora o raio possa parecer como um nico evento repentino, ele envolve diversas etapas. O processo comea com um rompimento dieltrico no ar perto da nuvem que resulta em uma coluna da carga negativa (canal precursor de carga), indo para o solo com uma velocidade de aproximadamente de 105 m/s. O movimento ocorre em passos separados (stepped leader, do ingls) com um comprimento aproximado de 50 s antes do prximo passo. Esse processo em etapas devido s variaes aleatrias na densidade de eltrons livres no ar. Quando a ponta do canal precursor de descarga se aproxima do solo, pode iniciar um rompimento dieltrico no ar prximo ao solo, freqentemente na extremidade de um corpo pontudo. Em conseqncia, uma coluna da carga positiva comea a subir (descarga de retorno). De 20 a 100 m do solo, a descarga de retorno encontra-se com o canal precursor de descarga, criando assim, um curto circuito efetivo entre a nuvem e o solo. Em conseqncia, eltrons descem para o solo, com uma extremidade principal da drenagem de eltrons subindo a velocidades que alcanam a metade da velocidade da luz. Isso resulta em uma corrente muito grande atravessando um canal com um dimetro medido em centmetros. Essa corrente elevada aumenta rapidamente a temperatura do ar, ionizando tomos e produzindo o relmpago brilhante. [3] Eletrizao por Induo Numa das partes do experimento estudou-se o processo de eletrizao por induo utilizando novamente o gerador de Van de Graaff. O processo de induo caracterizado por fazer a eletrizao dos corpos sem haver contato entre eles. Se aproximarmos um corpo eletrizado positivamente de outro corpo neutro fixo, observa-se que as cargas negativas do corpo neutro sero atradas pelas cargas positivas do outro corpo. Para que o corpo neutro fique eletrizado negativamente deve-se antes de afastar o corpo eletrizado positivamente, conectar o corpo neutro ao fio terra para que os eltrons provindos da Terra passem para o corpo neutro deixando-o com carga negativa. Quando um condutor conectado Terra, diz-se que o condutor est aterrado. A Terra pode ser modelada como um2

reservatrio infinito de eltrons, o que significa que pode aceitar ou fornecer um nmero ilimitado de eltrons. Temos como exemplo do fenmeno de induo o pra-raios. [4] Quando uma nuvem eletrizada passa perto do para-raio, por induo aparece nele uma carga eltrica de sinal oposto ao da nuvem. Ento a carga da nuvem atrada, d-se o raio entre a nuvem e o para-raio, e assim a carga da nuvem escoada para a Terra.

Figura 2. Modelo do funcionamento do para-raio.

Poder das Pontas Algumas partes do experimento consistiram em caracterizar o fenmeno da ionizao de molculas do ar e o do poder das pontas atravs do gerador de Van de Graaff. A carga eltrica em excesso num corpo condutor distribui-se apenas pela superfcie exterior do corpo e concentra-se nas zonas mais pontiagudas (ou de menor raio), rarefazendose nas restantes, ou seja, se um corpo est eletrizado, uma ponta tem sobre os outros corpos uma ao muito mais forte do que as regies no pontudas. Na proximidade dos corpos sempre existem no ar tomos e molculas ionizadas. Havendo grande concentrao de cargas eltricas numa ponta (zona pontiaguda) de um corpo, haver atrao para a ponta dos ons de sinal contrrio s cargas na ponta e, repulso dos ons com o mesmo sinal. Os ons que so atrados provocam a descarga da ponta. A esta capacidade de os corpos eletrizados se descarregarem pelas pontas chama-se poder das pontas. Este fenmeno pode ser comprovado e pelo torniquete eltrico. O torniquete eltrico constitudo por um conjunto de peas metlicas com extremidades pontiagudas que so dobradas todas num mesmo sentido (figura). Essas peas so articuladas com uma haste vertical (h), de maneira que possam girar livremente num plano horizontal. Liga-se a haste h ao terminal negativo de uma mquina eletrosttica produzindo-se, assim, o vento eltrico. [5]

Figura 3. Exemplificao do torniquete eltrico.3

III. Parte Experimental Antes de comear a realizar os experimentos, foi necessrio entender o funcionamento e ajustar o Gerador de Van de Graaff. Com o gerador ligado, foi verificado se a correia girava livremente e foi possvel tambm ouvir um rudo, que persistiu at o trmino do experimento, o que indicava que o gerador estava funcionando apropriadamente. Sem desconectar a esfera menor do gerador, esta foi afastada ao mximo da esfera maior a fim de evitar acidentes enquanto os experimentos no estavam sendo realizados.

Experimento sem o gerador de Van de Graaff

Experimento 1 - Eletrizao por Atrito - Princpio da Conservao de Cargas Materiais: - 2 retngulos de papel A4; - 2 tiras plsticas transparentes; - Toalhas de papel; Foi segurada uma as tiras plsticas com um das mos, e com a outra a toalha de papel. Esfregou-se a toalha de papel e as tiras plsticas num nico sentido. Aps esse procedimento as faces das tiras plsticas foram aproximadas. Em seguida, foram feitos os mesmos procedimentos, porm utilizando-se de folhas de papel ofcio. Em uma terceira vez foi realizado o experimento utilizando uma tira de papel ofcio e outra de plstico.

Experimentos usando o gerador de Van de Graaff

Experimento 2 - Descarga eltrica em gases sob presso atmosfrica Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - Esfera auxiliar de descarga; A esfera auxiliar foi conectada ao gerador desligado, ento, este foi ligado e, lentamente, ajustou-se sua velocidade de rotao at que o atrito causasse eletrizao suficiente para a observao de fenmenos fsicos ao se aproximar uma esfera auxiliar da esfera do gerador. Aps tal observao, o gerador foi desligado e descarregado, encostando-se a esfera auxiliar na esfera maior. Experimento 3 Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 lmpada fluorescente comum; O gerador de Van de Graaff foi ligado corretamente e uma lmpada fluorescente teve uma de suas extremidades aproximada da esfera maior (esfera coletora), e o fenmeno observado. Em seguida o equipamento foi desligado e descarregado, encostando-se a esfera auxiliar na esfera maior.

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Experimento 4 Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 copinho descartvel; - Bolinhas de isopor; - Fita adesiva; . Um copo plstico foi colado na parte superior da esfera do gerador com ajuda de uma fita adesiva. O pedao de isopor foi desfeito, formando bolinhas que foram depositadas no interior do copo e o gerador foi ligado, ajustando-se lentamente a velocidade de rotao do mesmo. Observou-se o que aconteceu com as bolinhas, ento o gerador foi desligado e descarregado com a esfera auxiliar. Experimento 5 - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 percevejo de cabea metlica e plana; - Fita adesiva A fita adesiva foi perfurada com o percevejo e colada na esfera menor, de forma que sua ponta ficasse perpendicularmente para fora. O gerador de Van de Graff foi ligado para que a esfera menos fosse aproximada pela parte oposta regio onde o percevejo foi colado. Notadas as observaes, a esfera menor foi afastada para que pudesse ser novamente aproximada agora pela parte onde a ponta do percevejo estava localizada. Mais observaes foram feitas para que assim o gerador fosse desligado e descarregado com a esfera auxiliar. Experimento 6 Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 8 tiras de papel toalha; - A esfera menor com o percevejo colocado, do experimento anterior; - Fita adesiva A esfera auxiliar de descarga ainda com o percevejo e conectada ao gerador desligado, foram coladas as tiras de papel toalha dobradas ao meio no equador da esfera maior. A parte dobrada do papel toalha foi fixada na esfera com uma fita adesiva. O gerador foi ligado e sua velocidade de rotao foi ajustada lentamente. Aps observar o que ocorreu com as tiras, a esfera auxiliar foi aproximada das tiras com a parte o posta ao percevejo e, em seguida, aproximou-se a parte com o percevejo, observando novamente o que ocorreu em ambos os casos. Feito isso, o gerador foi desligado e descarregado com a esfera auxiliar. Experimento 7 Processos de Eletrizao Princpio da Conservao das Cargas - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 Pino banana com agulha;5

- 1 Torniquete eltrico com piv; A esfera auxiliar de descarga foi desconectada do gerador desligado e o centro da base de um torniquete eltrico com piv foi conectado ao topo do gerador, em sua esfera. O gerador foi ligado e a velocidade de rotao, ajustada lentamente. Observou-se o que aconteceu com o torniquete. Ento, desligou-se o gerador e a esfera auxiliar foi conectada novamente a ele para que o gerador pudesse ser descarregado. Experimento 8 Princpio de Funcionamento do Eletroscpio de Folhas Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 eletrodo com gancho para eletroscpio com uma tira de papel alumnio; - 1 arame dobrado 90 com gancho numa das extremidades. Com o equipamento desligado, o eletrodo foi posicionado na esfera maior juntamente com a tira de alumnio. O gerador foi ligado por alguns instantes, em seguida, foi desligado novamente, sem descarregar, e o fenmeno fsico ocorrido com a tira foi observado. Em seguida, a esfera auxiliar foi aproximada da esfera maior do gerador e observou-se o ocorrido. Experimento 9 Distribuio de Cargas em um Condutor Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 cabo de 1m com pinos de presso; - Isopor - 2 de papel alumnio - Fita adesiva Com o gerador desligado, a esfera maior foi retirada e apoiada em uma base isolante (isopor). A esfera foi conectada ao gerador atravs do cabo com pinos de presso, de maneira que este no encostasse na correia ou em qualquer ponto da coluna. Uma das tiras de papel alumnio foi fixada na parte externa da esfera e a outra foi fixada no seu interior. O equipamento foi ligado por alguns instantes e, em seguida, foi desligado sem descarreg-lo e o fenmeno foi observado. Feito isso, o equipamento foi descarregado, observando o que aconteceu. Experimento 10 Materiais: - 1 gerador de Van de Graaff; - 1 banco de madeira com ps isolantes. O voluntrio subiu sobre o banco isolante e, com o gerador desligado, colocou as duas mos em contato com a esfera maior do gerado, mantendo-se dessa forma at o final do experimento. O gerador foi ligado e aps estar carregado, foram feitas as observaes. Em seguida, o equipamento foi desligado e descarregado com a esfera auxiliar e, s aps esse momento, o voluntrio retirou as mos da esfera e desceu do banco.6

IV. Resultados e Discusses

Experimento sem o gerador de Van de Graaff

Experimento 1 - Eletrizao por Atrito - Princpio da Conservao de Cargas Com as duas tiras plsticas, depois de atritadas e aproximadas, foi verificado que estas se repeliam, parecendo haver uma fora que as impedisse de entrar em contato. Quando o mesmo procedimento foi realizado utilizando uma tira de plstico e outra de papel, a mesma fora parecia estar presente, porm no sentido oposto, fazendo com que as tiras entrassem em contato rapidamente. O fenmeno observado denominado eletrizao por atrito, onde corpos que tm caractersticas distintas assumem cargas eltricas igualmente distintas quando atritados. O fenmeno da eletrizao por contato to conhecido, em termos experimentais, que foi possvel criar uma tabela de referncia para que pudssemos predizer o comportamento de corpos depois de atritados, denominada de srie triboeltrica.[15]. Esta construda de forma experimental, e informa qual a carga associada aos corpos depois de atritados de acordo com sua disposio na tabela. Pode-se dizer que as cargas assumidas pelas tiras de plstico eram de mesmo sinal, j que estas se repeliam. De acordo com a srie triboeltrica da referncia utilizada, as tiras de plstico (polietileno) recebem eltrons ficando ambas com carga negativas, e por isso se repelem. O material utilizado para atrit-las (papel toalha) o material que perde os eltrons, ficando com carga positiva, ainda de acordo com a srie triboeltrica. Na segunda situao, quando os materiais eram diferentes e houve atrao, e razovel que se diga que suas cargas eram de sinais opostos. De acordo com a srie triboeltrica, a tira de plstico fica carregada negativamente, e conclui-se que a tira de papel de ofcio assume carga positiva.

Experimentos usando o gerador de Van de Graaff

Experimento 2 - Descarga eltrica em gases sob presso atmosfrica Durante este experimento pode-se observar, de forma qualitativa, o fenmeno da ruptura dieltrica. Assim, com o equipamento ligado em potncia mxima, a esfera auxiliar foi posicionada a uma distncia de cerca de 5 cm do gerador, e neste momento, pode-se observar uma fasca entre o gerador e a esfera. A fasca possua curta durao, tinha aparncia irregular e apresentava curvatura em seu comprimento, ou seja, no mantinha uma linha reta entre o gerador e a esfera. Os materiais usados podem ser divididos em duas categorias: condutores e isolantes (dieltricos). Em materiais isolantes a mobilidade dos eltrons pequena, nesse caso esses esto presos ao ncleo. Quando expostos a campos eltricos muito intensos, alguns materiais isolantes podem ser ionizados tornando-se condutores. Isso comum de ocorrer no ar atmosfrico. Os relmpagos so exemplos tpicos do fenmeno que chamamos de ruptura dieltrica. No ar h certa quantidade de molculas ionizadas. Quando essas so expostas a uma diferena de potencial, alguns desses ons so acelerados ganhando energia cintica. Como estes ons esto periodicamente sofrendo colises com as molculas de ar (devido ao movimento trmico), quando a diferena de potencial grande o suficiente, a energia cintica7

do on pode ser grande o suficiente para ionizar uma molcula em uma coliso. Em cada processo de ionizao, uma molcula de ar perde um eltron. Eventualmente, outro eltron livre pode tomar o lugar deste eltron ionizado. Este fenmeno gera a luz observada no experimento; j o som caracterstica e causado pelo deslocamento do ar. A intensidade do campo no qual ocorre a ruptura dieltrica de certo material chamada de resistncia dieltrica.[6] Experimento 3 Em princpio, durante a utilizao da lmpada florescente, foi observado que esta piscava rapidamente at onde a mo do operador estava posicionada, causando um leve rudo. Lmpadas fluorescentes so tubos de vidro preenchido por um gs ionizvel baixa presso. Quando uma corrente eltrica atravessa o tubo, corrente esta que foi estimulada pelo campo eltrico gerado, o gs ioniza-se e emite radiao eletromagntica. Um revestimento interno filtra essa radiao afim de permitir somente a passagem da poro visvel do espectro, como mostra a figura 5.

Figura 5. Esquematizao do comportamento dos eltrons dentro da lmpada fluorescente.

O rudo causado devido ao deslocamento do ar. Essa lmpada em funcionamento comum est sujeita a uma corrente alterada, fazendo com que pisque. No caso do experimento, a corrente atravessa apenas uma vez o tubo, e por isso ela pisca. O fato de que a luminescncia s vai at onde a mo est explicado pela ionizao do gs. A mo altera o campo eltrico no interior do tubo e atrai a corrente eltrica para aquele ponto de modo semelhante ao que ocorre em bolas de plasma recreativas.[6] Experimento 4 Nesta parte do experimento, pde-se observar o salto de algumas das bolinhas de isopor aps algum tempo (eletrizao por induo). Algumas bolinhas no se moveram do copo. As bolinhas eram repelidas repentinamente e com grande impulso, a uma distncia considervel do gerador. Na eletrizao por induo no h a necessidade do contato entre os corpos. Se aproximarmos um corpo eletrizado positivamente de outro corpo neutro fixo, perceberemos que as cargas negativas do corpo neutro sero atradas pelas cargas positivas do outro corpo. Neste caso, o conceito o mesmo. As bolinhas de isopor dentro do copo so corpos neutros e, ao ligar o gerador, a esfera oca torna-se carregada positivamente, atraindo assim os eltrons do papel. A diferena entre as cargas repele as bolinhas de isopor, que por possurem pequena massa, so arremessadas no ar.8

Experimento 5 Nesse experimento o percevejo colado na esfera menor do gerador foi aproximado da esfera maior deste. Ao aproximar o lado aposto da onde estava colado o percevejo ocorreram descargas eltricas. Porm ao se aproximar o lado onde estava colado o percevejo com a fita isolante no haviam essas descargas justamente devido ao isolamento da fita. Completar com funcionamento de pra-raios.... Experimento 6 Durante este experimento pode-se observar a eletrizao de folhas de papel toalha. Assim, aps alguns segundos em que o equipamento estava ligado, as tiras de papel comearam a se afastar lentamente do gerador. Em potncia mxima, a folha de papel ficou a cerca de 5cm do gerador, estando apenas conectada pela regio da fita adesiva. Isso ocorreu, pois com o acionamento do gerador, as tiras de papel adquiriram, por induo, a mesma carga (negativa) da esfera maior, ocorrendo ento repulso entre as fitas. Ao aproximar a esfera auxiliar da tira mais afastada, esta foi atrada pela esfera menor. Ao se tocarem, houve a transferncia da carga da tira mais afastada para esfera menor, o que fez com que a tira retorna-se a sua posio original momentaneamente e, em seguida, fosse novamente eletrizada e afastada, repetindo o efeito de repulso. J quando se aproximou a parte com o percevejo, observou-se certa repulso entre a tira e o percevejo. EXPLICAR, deve ser o mesmo efeito que no exp 5 (pra-raios)! Experimento 7 Processos de Eletrizao Princpio da Conservao das Cargas Aps a montagem e execuo do experimento observou-se que o torniquete comeou a girar e conforme altervamos a velocidade de rotao do gerador aumentava a velocidade com que o torniquete girava. Mas, mesmo depois do gerador ser desligado o torniquete ainda continuou girando e diminuindo a sua velocidade at parar por completo. Como o torniquete est ligado ao gerador de Van der Graaff ele est carregado e pelo fenmeno do poder das pontas explica-se que a carga eltrica em um corpo condutor com ponta ocorre o acmulo de carga eltrica nessas zonas pontiagudas (ou de menor raio) portanto, na ponta h uma densidade eltrica maior do que nas regies outras regies do torniquete. Assim, como cada ponta est carregada exerce sobre as molculas do ar prximas uma eletrizao por induo, dessa maneira as molculas neutras do ar sero carregadas gerando atrao dos ons de sinais opostos as cargas nas pontas e repulso dos ons de mesmo sinal. Mas quando os ons so atrados pelas pontas, tambm, arrastam consigo outras molculas do ar, havendo, portanto, um deslocamento de molculas do ar para as pontas como se estivesse soprando um vento. Sendo chamado, esse deslocamento do ar provocado por fenmeno eltrico, de vento eltrico. Assim, os ons e molculas neutras do ar que se deslocam, ao se chocarem com as pontas exercem foras sobre elas e as foras de repulso dos ons de mesmo sinal colocam o torniquete em movimentao de rotao, em sentido contrrio das pontas. Pois essas foras (atrao e molculas neutras e repulso) juntas so maiores que a fora dos ons nas pontas exerce sobre o ar, invalidando a terceira Lei de Newton, a lei da ao e reao, em que as foras ocorrem aos pares e so iguais em mdulo e direo e de sentidos oposto. Se no houvesse a ao de molculas neutras do ar junto com as ionizadas a terceira lei de Newton seria aplicada e dessa maneira o torniquete no se movimentaria. [8,9,10,11]9

Aps o gerador ser desligado o torniquete continua a girar por um tempo, fenmeno que pode ser explicado atravs da primeira Lei de Newton, a lei da inrcia, em que um corpo em movimento ou em repouso tende a manter o seu estado at que atue sobre ele uma fora externa, no caso do torniquete ao ser desligado da sua fonte eltrica ele vai sendo descarregado e assim no ocorre mais a atrao e nem repulso das molculas do ar e essa fora vai perdendo a intensidade e o ar passa a atuar como atrito que ter maior intensidade e vai parando o movimento do torniquete. [11] Experimento 8 Princpio de Funcionamento do Eletroscpio de Folhas As tiras de alumnio colocadas sobre o eletroscpio se afastaram quando o gerador foi acionado, porm quando foi aproximada a esfera menor uma das tiras, observou-se que a tira tocou a esfera e ambas as tiras se retornavam a sua posio inicial por um breve intervalo de tempo e depois voltaram a se repelir mutuamente. Isso pode ser explicado pelo fenmeno da induo, no qual com o acionamento do gerador, as tiras passaram a adquirir uma densidade de carga negativa e por apresentarem a mesma carga passaram a repelir-se mutuamente. J quando era aproximada a esfera menor de uma das tiras, havia atrao da tira pela esfera menor e ao se tocarem toda a densidade de carga da tira era transmitida a esfera menor, por eletrizao por contato, e ento as tiras passaram a ficar com carga neutra e retornaram a sua posio inicial, quando o gerador ainda no havia sido acionado e, muito rapidamente, readquiram uma densidade de carga negativa, devido a eletrizao por induo da esfera maior para as tiras, e repeliram-se mutuamente novamente, j que haviam sido carregadas. Depois de removida a esfera maior do gerador, mantida a conexo eltrica entre a esfera maior e o gerador e colocadas a tiras de alumnio no interior e exterior da esfera maior, notou-se que a tira que havia sido colada no interior da esfera no apresentou nenhuma mudana, j a tira colocada sobre o exterior da esfera, notou-se que esta se afastou da esfera maior. Isto ocorreu porque, ao ser ligado o gerador, a tira localizada na parte externa da esfera adquiriu uma densidade carga negativa semelhante a da superfcie da esfera maior, devido eletrizao por induo, e repeliu-se mutuamente com a esfera, j que apresentavam cargas de mesmos sinais. J a tira localizada internamente a esfera, no se mostrou carregada, uma vez que no existe uma densidade de cargas no interior da esfera, pois a esfera maior utilizada era uma superfcie oca, e nela no existem portadores de carga que conduzam a corrente eltrica internamente, logo a densidade de carga no interior da casca esfrica nula (carga neutra), no tornado possvel que a tira de alumnio colada internamente a casca fosse eletrizada. Experimento 9 Distribuio de Cargas em um Condutor Neste procedimento duas tiras de papel alumnio foram fixadas na esfera do gerador de Van der Graaff, uma em sua superfcie externa e uma na sua superfcie interna, foi observado aps a ativao do gerador que a tira fixada na superfcie externa se afastou da superfcie da esfera, porm a tira fixada na parte interna no teve mudana em seu comportamento. Assim, ocorre a eletrizao da tira externa com a mesma carga do Gerador de Van Graaff gerando uma fora de repulso que afasta a tira de alumnio da superfcie da esfera, que antes estava de ligar o gerador estava em contato com sua superfcie. Porm a tira fixada na parte interna no ocorre mudana em seu comportamento comprovando que podemos indicar que a carga gerada na superfcie da esfera s esta presente na superfcie externa e no na interna.10

Experimento 10 Com o acionamento do gerador, a pessoa cujas mos estavam encostadas no gerador (antes desligado para que a pessoa adquirisse o mesmo potencial da esfera e no fosse eletrocutada) teve seu cabelo um pouco eriado. Isto ocorreu devido eletrizao por induo de alguns fios, que adquiriram carga e repeliram-se. Porm, a carga do gerador mostrou-se pouco eficiente para esse processo, uma vez que era esperado que pelo menos toda uma primeira camada dos fios mais externos do cabelo se eriasse. V. Concluso A partir dos resultados obtidos, podemos concluir que os experimentos apresentaramse coerentes com os fenmenos e princpios descritos. Assim, atravs do estudo do princpio da conservao de cargas podemos concluir que a eletrizao por atrito causada pela transferncia de cargas entre os corpos, convencionalmente os eltrons. Alm disso, a srie triboeltrica mostrou ser uma referncia eficiente em processos por eletrizao por atrito. Os experimentos utilizando o gerador de Van der Graaff, onde foram realizados estudos baseado nos fenmenos de eletrizao por induo e por atrito, tambm apresentaram resultados bem satisfatrios. Assim, podemos concluir que os fenmenos no experimento da lmpada fluorescente ocorreram principalmente devido diferena de potencial originada entre o gerador e o corpo humano (que funcionou como fio-terra) permitindo que a passagem de corrente eltrica. Alm disso, nos experimentos 4, 6 e 10, tanto os fios de cabelo e as bolinhas de isopor quanto as tiras de papel adquiriram densidades de cargas por induo, demonstrando princpios de atrao, de repulso e de eletrizao por induo. Por repulso temos a ereo dos fios de cabelo, o afastamento das tiras de papel da esfera maior e a expulso das bolinhas de isopor do copo plstico. Por fim, pelos experimentos 5 e 7 vimos que a carga eltrica tende a se acumular nas regies pontiagudas, mais curvadas em um condutor eltrico de acordo com o poder das pontas e as suas proximidades ocorre a ionizao do ar. Esses fenmenos so aplicados ao funcionamento de um para-raio que ser carregado na sua ponta por eltrons vindos do solo quando uma nuvem carregada passa. Normalmente, os eltrons escapam do para-raio e neutralizam as cargas da nuvem, no ocorre descarga eltrica (raio). Contudo, se os eltrons do para-raio no flurem com intensidade suficiente iro para a nuvem, esse fenmeno o raio. [12] VI. BIBLIOGRAFIA [1]www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm [2]plato.if.usp.br/~fge0211n/Main_Site/Extras/Extras_files/Ruptura%20dieletrica.pdf [3]Raymond A. Jewett J. Princpios de Fsica: Eletromagnetismo. 3 edio. So Paulo: Cengage Learning, 2008. p. 674,675,691. [4]Halliday , D. Hesnick, R. Walker J. Fundamentos de Fsica 3: Eletromagnetismo. 4 edio. Rio de Janeiro: LTC. 1996. p.18,19.11

[5] [6]Aula do professor Dr. Ricardo Luiz Viana (Universidade Fedarel do Paran) Link: [7] Tipler, P. A.; Mosca, G. Fsica para cientistas e engenheiros: Eletricidade e magnetismo, tica.. 5 edio. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 12-19, 94p. [8] [9] [10]/ [11] [12] Tipler, P. A.; Mosca, G. Fsica para cientistas e engenheiros: Mecnica, oscilaes e ondas, termodinmica. 5 edio. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 117p. [13]http://amora.cap.ufrgs.br/2001/projetos/raios/pararaio.html [14] Chaves, A. Fsica Bsica: Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2007. [15]

Figuras: www2.unicid.br/.../feira/van_de_graff_texto.htm (Figura 1) http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago (Figuras 2 e 3) www.mspc.eng.br (Figura 4) http://br.geocities.com/saladefisica7/funciona/fluorescente.htm (Figura 5)

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