Carga Elétrica - lapolli.pro.br

Laboratório de Física
Experiência 001/2016
CARGA ELÉTRICA
FORÇA ELÉTRICA E CAMPO ELÉTRICO
OBJETIVOS
Carga Elétrica:
 Comprovar que a matéria é composta de
cargas elétricas.
 Verificar que há cargas elétricas de natureza
diferentes.
 Verificar, experimentalmente, que a
presença da carga produz campo
elétrico.
Força Elétrica:
 Verificar que a força elétrica é diretamente
proporcional ao produto das cargas.
 Verificar que a força elétrica é inversamente
proporcional ao quadrado da distância.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
De acordo com a constituição da matéria, os
fenômenos físicos são originados de quatro
interações:
1. Interações Fracas
2. Interação Gravitacional
3. Interações Elétricas
4. Interações Fortes
Estas quatro interações são de origem elementar.
Além disso, nem todas são totalmente
compreendidas.
Por volta de 600 a.C., na Grécia antiga, observouse que quando o âmbar era atritado à lã, este
adquiria propriedades de atrair objetos leves. Este
mesmo fenômeno ocorre quando qualquer objeto
é atritado. Pode-se dizer que estes objetos estão
eletricamente carregados.
Observa-se que dois objetos de mesma
característica (mesma composição química)
quando carregados pelo mesmo processo sofrem
repulsão quando se aproxima um do outro.
Os fenômenos de atração ou repulsão só ocorrem
quando os objetos estão carregados ou
eletrizados, ou seja, possuem excesso de cargas.
Os processos de eletrização podem ser: por
atrito, por indução ou por contato, onde os corpos
trocam cargas.
Nesta experiência, vamos observar a existência
das cargas elétricas na natureza, bem como suas
diferentes naturezas.
A primeira investigação quantitativa sobre
a interação elétrica foi realizada por Charles
Augustin de Coulomb em 1784 que utilizou uma
balança de torção do tipo empregado 13 anos
mais tarde por Cavendish. Coulomb estudou a
atração e repulsão em duas cargas puntiformes.
A expressão para a força entre duas cargas
punctiformes é:
F k
onde:
qq'
(1)
r2
k = constante elétrica
q = carga elétrica
r = distância
Como não possuímos cargas puntiformes em
nosso
Laboratório,
podemos fazer
uma
observação qualitativa da interação coulombiana.
Quando um corpo está eletrizado, observa-se que
a ação da força coulombiana ocorre a uma certa
distância do mesmo, não sendo necessário unir
os corpos para que o fenômeno ocorra. Esta ação
à distância é chamada de campo elétrico,
existindo apenas na presença da carga elétrica. O
campo elétrico é uma alteração das propriedades
do espaço em função da presença da carga
elétrica.
Observa-se que para uma carga puntiforme a
intensidade deste campo varia radialmente ponto
a ponto.
A expressão para o campo elétrico em um ponto
como o quociente entre a força F que atua sobre
uma carga de prova positiva q’, situada neste
ponto. Temos,
E
F
q'
(2)
Para melhor visualizar o campo elétrico, Michael
Faraday (1791-1867) propôs sua representação
através de “linhas de força” que caracterizam a
variação da intensidade e o tipo de carga
envolvida.
MATERIAL UTILIZADO






Bastão de polipropileno (cinza)
Bastão de acrílico
Suporte para Eletroscópio
Agulha do eletroscópio
Grampo de fixação do bastão no suporte do
eletroscópio
Flanela
Laboratório de Física
Experiência 001/2016
Figura 1: Kit de Eletrostática.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Carga Elétrica
Força Elétrica e Campo Elétrico
1. Provar que os bastões de polipropileno,
quando eletrizados, repelem-se. Carregue
os bastões mantendo-os atritando-os com a
flanela. Um dos bastões deve ser fixado ao
suporte do eletroscópio por meio do grampo
de fixação. Aproxime o outro bastão e
observe o que acontece.
2. Dando seqüência, observe o que deve
acontecer com o bastão de acrílico quando
eletrizado pelo mesmo processo que o
bastão de polipropileno. Aproxime o bastão
de acrílico do bastão de polipropileno fixo no
suporte do eletroscópio.
3. Descreva
o
que
microscopicamente.
deve
ocorrer
4. O que se pode concluir sobre as cargas
elétricas.
1. Prove que qualitativamente que a força
elétrica é diretamente proporcional a
quantidade de carga no corpo. Carregue o
bastão de polipropileno atritando-o por 1
minuto e aproxime da agulha do
eletroscópio.
Verifique
a
deflexão.
Descarregue
o
bastão
e
carregue
novamente com o dobro do tempo utilizado
anteriormente (deste modo obtemos um
bastão com uma carga maior que a anterior)
e aproxime da agulha do eletroscópio,
mantendo a mesma distância anterior.
Observe e conclua.
2. Prove qualitativamente que a força elétrica é
inversamente proporcional da distância.
Carregue o bastão de polipropileno
atritando-o por 1 minuto e aproxime da
agulha do eletroscópio. Verifique a deflexão.
Descarregue o bastão e carregue pelo
mesmo tempo e com a mesma intensidade
(deste modo obtemos um bastão com uma
carga aproximadamente igual a anterior) e
aproxime da agulha do eletroscópio,
mantendo o dobro da distância anterior.
Observe e conclua.
3. Como você poderia obter uma
quantitativa dos itens acima?
prova