FACULDADE PITGORAS SO LUSENGENHARIA CIVIL

Ana Clia CoelhoAristteles Assuno LeiteElizabeth Silva Cunha AlvesFlavio Igor De Oliveira CostaLilia Fonseca NevesMaiza Pereira De SousaRafaela Madeira ReisRobson Alencar AbreuRubens Calmon Oliveira Silva

Laboratrio Eletricidade e Magnetismo

So lus, 2015

Ana Clia CoelhoAristteles Assuno LeiteElizabeth Silva Cunha AlvesFlavio Igor De Oliveira CostaLilia Fonseca NevesMaiza Pereira De SousaRafaela Madeira ReisRobson Alencar AbreuRubens Calmon Oliveira Silva

Laboratrio Eletricidade e Magnetismo

Relatrio tcnico apresentado como requisito parcial para obteno de aprovao na disciplina Princpios de Eletricidade e Magnetismo, do Curso de Engenharia Civil da Faculdade Pitgoras

So lus, 2015Resumo

O aparecimento d eletricidade e o estudo dos seus efeitos, bem como o magnetismo , com certeza, o fator que mais tem contribudo para o desenvolvimento da humanidade. O homem, tomando conhecimento desses efeitos, tem vindo a desenvolv-los de modo a proporcionar uma melhor qualidade de vida. Para demonstrar seus efeitos fez-se o uso do gerador de Van de Graaff que uma mquina eletrosttica que foi inventada pelo engenheiro americano descendente de holandeses, Robert Jemison van de Graaff por volta de 1929. No experimento foram obtidas cargas com o processo de atrito utilizando-se correia e cilindro que so colocadas em movimento para causar excitao dos eltrons.

Palavras chave: Van de Graaff; Eletricidade; Magnetismo

Sumrio

1.Objetivos41.1Objetivo Geral41.2Objetivo Especfico42.Introduo terica53.Procedimento experimental73.1Experimento com o Gerador de Van der Graaff73.2Experimento com torniquete - poder das pontas83.3Experimento com campo magntico94.Resultados e discurses94.1Experimento com o Gerador de Van der Graaff94.2Experimento com torniquete - poder das pontas104.3Experimento com campo magntico115.Concluso12Referncias bibliogrficas13

1. Objetivos

1.1 Objetivo Geral

Comprovar na pratica o que se v em teoria na sala de aula sobre eletricidade e magnetismo. 1.2 Objetivo Especfico Induzir o transporte de cargas atravs de um Gerador de Van de Graaff e analisar suas interaes com o meio.Visualizar as linhas de fluxo magntico atravs da interao de um im com limalha de ferro.

2. Introduo terica

A matria que constitui todos os materiais so constitudas de tomos estes so constitudos, pela concepo mais clssica, de prtons(P), nutrons(N) e eltrons(e), sendo que a carga eltrica de cada um respectivamente positiva, neutra e negativa.Com certos estudos na rea de fsica pode-se provar que a carga eltrica transportada por um prton a mesma que a de um eltron, que sero diferenciadas apenas pelas cargas de sinais opostos. Assim pode se determinar a carga eltrica elementar indicada pela letra e, cujo valor : e = 1,6. 10-19 Coulomb(C), sendo C no sistema internacional de unidades.Fatos:Se um corpo est com carga eltrica positiva existe uma falta de eltrons, assim o nmero de prtons maior que o nmero de eltrons.Se um corpo est com carga eltrica negativa existe uma falta de prtons, assim o nmero de prtons menor que o nmero de eltrons.Se um corpo est com carga eltrica neutra, o nmero de prtons igual ao nmero de eltrons.O mdula da carga eltrica pode ser definido como:Q = n.eOnde Q o mdulo da carga eltrica, n a quantidade de eltrons, e e a carga eltrica elementar, e = 1,6. 10-19C.Um fato muito importante que os prtons e neutros no se deslocam com a eletrizao, somente os eltrons.O estudo da eletrosttica dividido em trs partes, que correspondem aos tipos de eletrizao. So elas: eletrizao por atrito, eletrizao por contato e eletrizao por induo.Eletrizao por Atrito:Pode-se eletrizar um corpo atritando-o outro, fazendo com que um deles perca eltrons, e consequentemente deixando-o com carga eltrica (positiva ou negativa).As cargas dos corpos eletrizados desse modo possuem carga de sinais opostos.Um exemplo quando passamos um pente vrias vezes no cabelo, o pente fica carregado, podemos perceber isso o aproximando a pequenas partculas de papel. Funciona com qualquer coisa de plstico que se esfrega no cabelo.Eletrizao por Contato:Ao se pegar um corpo eletrizado e encost-lo em um neutro, este cede uma parte de sua carga ao corpo neutro, deixando-o com carga de mesmo sinal que o primeiro. Suponhamos que uma das esferas seja a esfera "A" e a outra, esfera "B", digamos que a esfera "A" est eletrizada negativamente e a esfera "B" est neutro, ao entrarem em contato, os eltrons em excesso na esfera "A", espalham-se pelo conjunto. Assim, "A" continua negativa, mas com um menor nmero de eltrons em excesso e "B", que estava neutro inicialmente, eletriza-se negativamente. Logo, como as duas esferas esto eletrizadas com cargas de mesmo sinal elas se repelem saindo do contato.Mas, se considerarmos as esferas "A" e "B" como condutores de mesmas dimenses, aps o contato eles tero cargas iguais. (QA + QB)/2Eletrizao por Induo:Na eletrizao por atrito e por contato, h obrigatoriamente a necessidade do contato fsico entre os corpos. Na eletrizao por induo isso j no necessrio e por isso que esse processo recebe esse nome. Quando dois corpos, A e B, sendo A positivamente eletrizado e B um corpo eletricamente neutro, so colocados prximos um do outro sem haver contato. As cargas positivas de A atraem as cargas negativas de B. Se aterrarmos o corpo B, as cargas eltricas negativas da terra vo se deslocar para o corpo B. Retirando o condutor que aterra o corpo B s depois afastar o corpo A. Temos ento que o corpo B fica negativamente eletrizado. Este processo chamado deeletrizao por induo.Sobre esses conceitos que se apoiam os experimentos da aula prtica em laboratrio.

3. Procedimento experimental

3.1 Experimento com o Gerador de Van der Graaff

Materiais usados: Gerador de Van Der Graaff;

Para isso se fez uso de um gerador eletrosttico chamado de gerador de Van der Graaff, que tem como fim, produzir voltagens muito elevadas para serem usadas em experincias de fsica. O princpio de funcionamento desse equipamento da seguinte forma:1. Um motor faz rodar um cilindro e consequentemente uma correia de borracha (isolante), que friccionada em um conjunto de peas metlicas. 2. As cargas eltricas moveis aderem superfcie externa da correia, e quando o cilindro gira essas cargas so levadas para cima pela correia. Repetindo-se o movimento continuamente.3. O rolete superior est ligado a arte interna da cpula que de metal, sendo assim as cargas tendem a migrar para a parte externa da cpula devido as foras de coulomb.Quando se aproxima fiapos de algodo a esfera induz cargas nos fiapos, sendo que as cargas de sinal oposto ao da esfera ficam mais prximas da esfera do que as cargas de mesmo sinal, causando como resultado, uma atraoO esquema mostrado conforme a figura:Figura 01 Eepresentao do gerador de Van de Graaff

Figura 02 Gerador de Van de Graff usado no experimento

3.2 Experimento com torniquete - poder das pontas

Materiais usados: Gerador de Van Der Graaff; Torniquete metlico; Cabelo de uma aluna; Fiapos de algodo.

1. Colocado sobre o gerador de van der graaff, um torniquete, que constitudo por um conjunto de fios metlicos terminados em pontas dobradas todas num mesmo sentido. 2. Ao ligar o gerador, foi observado que o torniquete comeou a girar no prprio eixo. Figura 03 Torniquete em movimento e representao detalhada do mesmo.

O mesmo foi feito com fiapos de algodo e com os cabelos de uma aluna, os mesmos ficaram em p atrados na direo do gerador, apenas com a aproximao.

Figura 03 Interatividade do Gerador com o cabelo da aluna.

3.3 Experimento com campo magntico

Materiais utilizados: Im; Folha de papel A4; Limalha de ferro.O primeiro e mais simples mtodo a se realizar para se visualizar tal campo e o de realizar um experimento para se verificar as linhas de fluxo, esta forma simplificada baseada na utilizao de limalha de ferro, e alguns ims de alta capacidade. 1. Coloca-se dois ims com polos diferentes abaixo da bancada;2. Despeja-se a limalha na bancada sobre uma folha de papel A4 de forma que a limalha tende a seguir as linhas do fluxo magntico. Figura 04 Im e sua reao com a limalha de ferro.

4. Resultados e discurses

4.1 Experimento com o Gerador de Van der Graaff

Em suma, o que acontece com o gerador que, em determinados materiais os eltrons no se movem facilmente, esses materiais so chamados de isolantes, (correia de borracha) mas h os que ocorre o oposto, como acontecem nos metais, esses materiais so chamados de condutores. Ao serem produzidas, as cargas permanecem na superfcie do material isolante, at que sejam retiradas por um corpo condutor (cpula de metal). Durante a aproximao de um basto de teste com carga oposta as d cpula, ocorre a descarga atravs da formao de um fino canal ionizado no ar, o ar no interior desse canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus Celsius. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da descarga e, portanto h uma rapidssima elevao da temperatura do gs dentro do canal no momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gs, a presso cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido elevao da presso se expande violentamente, produzindo uma expanso brusca. O estalo que ouvimos decorrncia dessa expanso brusca, uma pequena exploso que gera uma onda sonora. Quando a energia passa por ele, ioniza as molculas de ar, os tomos estimulados recebem energia suficiente para liberar eltrons permitindo a passagem da corrente. Quando os eltrons voltam para sua respectiva camada de valncia, emitem de volta a energia em forma de luz visvel, no caso, numa frequncia azulada. Ou seja, os estalos do gerador so troves em miniatura, possuindo at mesmo uma cor parecida, sendo esbranquiado. exatamente o que acontece com um raio num dia chuvoso, mas em propores bem menores, o raio algumas vezes parece possuir outras cores, quando ocorre em ambientes e meios diferentes. Em contraste com o amarelo das luzes artificiais, o raio pode parecer azulado e vice-versa.

4.2 Experimento com torniquete - poder das pontas

Quando se aproxima algodo da esfera, as cargas eletrosttica induz cargas nos fiapos de algodo, sendo que as cargas de sinal oposto ao da esfera ficam mais prximas da esfera do que as cargas de mesmo sinal, causando como resultado, uma atrao. Quando a aluna aproximou os cabelos da cpula os mesmo fora atrados por terem carga de sinais opostos, caso a aluna tocasse na esfera as cargas tenderiam a se acumular nos fios, cargas de mesmo sinal, e os cabelos que acabariam com carga de mesmo sinal ficariam eriados, pela repulso das cargas de mesmo sinal contidas no cabelo.Ao colocarmos o torniquete e ligarmos o gerador, o torniquete comeou a girar, isto ocorreu porque nas pontas eletrizadas do torniquete o ar se ioniza e os ons que possuem carga de mesmo sinal que as pontas so repelidas. Esses por sua vez repelem as pontas (foras de reao) determinando a rotao do torniquete em sentido anti-horrio e com velocidade elevada.

4.3 Experimento com campo magntico

Campo magntico a regio ao redor de um m na qual ocorre um efeito magntico. Percebemos a configurao de campos magnticos utilizando limalhas de ferro, papel e um m.Aslimalhas de ferroso constitudas de pequenas lascas de ferro, que, sem a presena de um m, comportam-se como um punhado de pequenos gros e no apresentam magnetizao considervel.Prximas a umm permanente, as limalhas magnetizam-se, transformando-se em pequenos ms, capazes de atrair outras limalhas esse processo recebe o nome de imantao, e temporrio, desaparecendo quando o m permanente afastado. Podemos imantar objetos mesmo quando existem obstculos entre o m e o objeto, como o caso da bancada e da do laboratrio.Essas formas que a limalha tomou se do pelos campos magnticos do im, os quais saem do polo norte do im e se encaminham para o polo sul do mesmo.Dizemos que um objeto magnetizado est rodeado por seu campo magntico. As limalhas de ferro constituem-se, nesse sentido, num mapeamento do formato desse campo magntico ao redor do m e, por isso, ele pode passar a ser representado por linhas denominadaslinhas do campo magntico

5. Concluso

Vimos que um campo eltrico o campo de foras provocado pela ao de cargas eltricas (eltrons, prtons ou ons) ou por sistemas delas. Na experincia com o gerador de Van der Graaff, que produzir diferena de potencial com altssima voltagem, para fins didticos,visualizou-sea transferncia de eltrons pelo ar, atravs da cor azulada, ou seja, o feixe de luz azulada evidencia uma descarga eltrica.Comprovou-se a tendncia das cargas de se acumularem em pontas, chamada de poder das pontas. Em seguida pode-se visualizar as linhas do campo magntico geradas por um im em reao com a limalha de ferro.Concluiu-se que o experimento atingiu o objetivo proposto, que era de visualizar em loco os efeitos da eletricidade e do magnetismo no meio. Nos experimentos pde-se notar o seu comportamento diante de cada mudana estabelecida atravs da troca de configurao e disposio dos materiais usados nos experimentos.Os experimentos foram satisfatrios, com aprendizado e como forma de se demonstrar como funciona o Gerador de Van de Graaff e colocar em prtica a teoria para se entender melhor os fenmenos fsicos. Com o conhecimento terico de Campo Eltrico obtido a priore, vislumbra-se pelos experimentos realizados sua ao prtica que condiz com a ao terica.

Referncias bibliogrficas

http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/observando-as-linhas-campo.htm - acessado em 20 de setembro de 2015http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/cargas.php - acessado em 19 de setembro de 2015HALLIDAY, D., Resnick, R. Walker, J. Fundamentos de Fsica 3 Traduo BIASIRonaldo Srgio de, - Rio de Janeiro: Livros tcnicos e Cientficos Editora, 7a Edio, 2007.PAUL, A. Tipler; MOSCA, Gene. Fsica: Eletricidade e Magnetismo, tica 5 edio, So Paulo, Editora LTC, 2006COSTA, Eduard Montgomery Meira Costa. Eletromagnetismo: Teoria, Exerccios Resolvidos e Experimentos Prticos. Rio de Janeiro, Editora Cincia Moderna, 200914