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PÊNDULO ELÉTRICO
ELETROSCÓPIOSSão dispositivos utilizados para indicar se um corpo está carregado ou neutro. O tipo mais simples é o pêndulo elétrico.
Esfera leve condutora
Fio ISOLANTESuporte
O pêndulo eletrostático é constituído de uma esfera leve e pequena.
PÊNDULO ELÉTRICOQuando se aproxima um bastão carregado do pêndulo, observa-se que o pêndulo é inicialmente atraído, em seguida toca o bastão e logo depois passa a ser repelido.
Ao aproximarmos o corpo carregado da esfera do eletroscópio, ela sofrerá uma indução eletrostática. A esfera fica sujeita a 2 forças: atração e repulsão. Mas, devido à menor distância entre as cargas de sinais contrários, a força de atração é maior,
Se o corpo carregado fosse afastado sem tocar a esfera do eletroscópio, a separação de cargas na esfera deixaria de existir e a esfera voltaria para a sua posição de equilíbrio.
Se deixarmos o corpo carregado tocar a esfera, ela receberá elétrons para o corpo carregado e irá adquirir carga de mesmo sinal do corpo.
Como caras de mesmo sinal se repelem, a esfera e o corpo carregado se repelem.
ELETROSCÓPIO DE FOLHAS
Esfera CONDUTORA
Haste Condutora
Folhas LEVES e CONDUTORAS
Recipiente ( para evitar correntes de ar)
ISOLANTE
ponteiro metálico
Ao aproximarmos o corpo positivamente carregado da esfera do eletroscópio, elétrons são atraídos para a esfera do eletroscópio e as lâminas carregam-se positivamente. Haverá repulsão entre as lâminas. Se não houve contato, após afastarmos o corpo positivo, os elétrons voltam para as lâminas, neutralizando-as. As lâminas então se fecham.
Se o corpo carregado tocar a esfera do eletroscópio, haverá perda de elétrons. Quando o corpo carregado é afastado, ele leva com ele esses elétrons. Assim, mesmo depois que o corpo carregado é afastado, as folhas continuam carregadas.
Se encostarmos o dedo na esfera do eletroscópio, como o corpo humano é condutor ele colocará o eletroscópio em contato com a Terra. O eletroscópio será neutralizado recebendo elétrons.
e
--
-
Se tocarmos a esfera do eletroscópio com uma régua de plástico, o eletroscópio permanece carregado. O plástico é isolante não permitindo a movimentação de cargas através dele.
Para medir as forças, Coulomb aperfeiçoou o método de detectar a força elétrica entre duas cargas por meio da torção de um fio. A partir dessa idéia criou um medidor de força extremamente sensível, denominado balança de torção.
Charles A. Coulomb (1738 - 1806)
O procedimento é o seguinte: carrega-se com certa carga a esfera suspensa. Depois, coloca-se, a uma cera distância da esfera suspensa , a outra esfera, também eletrizada. Devido a força elétrica, a esfera suspensa sai da posição original.
Gira-se o botão, torcendo o fio, até a esfera suspensa voltar à posição original. Com isso, mede-se o ângulo de torção. A força aplicada na esfera devido à torção é igual à força elétrica que se quer medir. Pelo ângulo de torção, calcula-se a força. Coulomb seguiu os seguintes passos:
1º - Eletrizou as bolas e a bola móvel afastou-se 36º da fixa (a força de torção do fio equilibra a força elétrica entre as bolas).2º - Diminuiu o ângulo para metade (18º), rodando o botão 126º. Concluiu que para diminuir o ângulo de metade teve que aumentar a força de torção 4 vezes (126º + 18º = 144º = 36º x 4).3º - Diminuiu o ângulo para (próximo de) metade (8,5º 9º), rodando o botão até 567º. Concluiu que para diminuir o ângulo de metade teve que aumentar a força de torção 4 vezes (567º + 9º = 576º = 144º x 4).Destas experiências concluiu que a força elétrica de repulsão varia na função inversa do quadrado das distâncias .
F F
F F
F F
LEI DE COULOMB
+ +
d
q1 q2
- -
d
q1 q2
+ -
d
q1 q2
A s f or ças de Coulomb sãodir et ament e pr opor cionaisao pr odut o ent r e os módulosdas car gas dos cor pos.
F q2
q1
.
A s f or ças de Coulomb sãoinver sament e pr opor cionaisao quadr ado da dist ância que separ a as cor pos car r e-gados.
2F
d
1
Fq
2q
1.
2d
Conclusões Exper iment ais de Coulomb
14
As forças entre cargas elétricas são forças de campo, isto é, forças de ação à distância, como as forças gravitacionais (com a diferença que as gravitacionais são sempre forças atrativas).
K= 9.109 N.m²/C² ( Constante eletrostática)
Gráfico F x d
1
2
3
4
1419116
1
F d
F(N)
d(m)
F 1
d2
Natureza vetorial da Força Eletrostática
+ +
d
q1 q2
+
q3
2d
FF4
FR
Módulo da resultante:
FR = F -F
4 FR =3F
4
1) FF4
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
FR = F1 F2+Vetorialmente:
Natureza vetorial da Força Eletrostática
+ +
d
q1 q2
-
q3
2d
F
Módulo da resultante:
FR = F+F
4 FR =5F
4
2) FR
F4F
F4
Vetorialmente: FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
+
q2
q1
-
+
q3
d
2d
F1
F1
F2 F2
FR
Natureza vetorial da Força Eletrostática
3)
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
+FR = F12 F2
2
Natureza vetorial da Força Eletrostática
4)
+
q1
q2
-
+
q3
F1
F2
FR
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
Natureza vetorial da Força Eletrostática
5)
+
q1
q2
-
+
-2q3
F1
F2
FR
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
