Sugestão de experimentos de física com materiais de fácil acesso - UNESP

SUGESTO DE EXPERIMENTOS PR O 9 NO

1. http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/

Bexigas Carregadas

Objetivo Mostrar a existncia de cargas eltricas e suas propriendades.

Contexto Alguns materiais apresentam, sob determindas condies, fenmenos eltricos que podemos explicar usando um modelo terico. Estes fenmenos so observados pelo homem desde a antigidade. E desde ento houveram vrios modelos que foram propostos para tentar explicar a sua origem. O modelo que melhor explicou tais fenmenos o modelo de cargas eltricas, que usado at os dias de hoje. Este modelo prev a existncia de dois tipos de cargas eltricas, uma carga de sinal positivo e outra de sinal negativo. Para explicar os fenmenos eltricos que eram observados, foi proposta a lei da atrao e repulso: cargas eltricas de mesmo sinal se repelem entre si e cargas eltricas de sinais opostos se atraem entre si. Veja o esquema das leis de atrao e repulso na figura abaixo.

Os materiais em seu estado fundamental so neutros; a somatria de suas cargas eltricas nula. por isso que os fenmenos eltricos s podem ser observados em determinadas condies, ou seja, para que haja repulso ou atrao entre dois ou mais materiais preciso que a somatria de suas cargas no seja nula. Isso quer dizer que preciso que hajam cargas positivas ou negativas em excesso no material. possvel fazer com que um material que est neutro fique carregado eletricamente. Para isso basta fornecer ou retirar algumas cargas eltricas neste material, fazendo com que ele fique com uma carga lquida positiva ou negativa. Este processo chamado de eletrizao. H vrios mtodos de eletrizao que so empregados, de forma que cada mtodo usado dependendo do resultado que se quer obter. A eletrizao s se d entre materiais isolantes, pois os materiais condutores no tem a capacidade de reter cargas eltricas, pois elas escoam pelo material. J os materiais isolantes no permitem que as cargas se movimentem em seu interior. Neste experimento, para demonstrarmos a existncia de cargas eltricas, utilizaremos do mtodo de eletrizao por atrito. Esta eletrizao feita com dois materiais de caractersticas eltricas diferentes. Um deve ter mais facilidade para receber cargas negativas, estes materiais so chamados de eletronegativos e o outro deve ter mais facilidade para doar cargas negativas, estes so chamados de materiais eletropositivos. Assim quando estes materias so atritados as cargas negativas migram de um material para o outro. Ao afast-los um deles ter recebido cargas eltricas negativas, se tornando um material eletrizado negativamente. E o outro se tornar um material eletrizado positivamente, pois ao doar cargas negativas, ficou com excesso de cargas positivas em seu interior. Como mostra a figura abaixo.

Podemos a partir daqui compreender como se d a repulso e a atrao entre materiais carregados. Para que haja repulso entre dois materiais, eles devem estar carregados com a mesma carga. Ao serem aproximados haver uma fora de repulso entre eles que se ope aproximao. Veja a figura abaixo.

Para que haja atrao entre dois materiais preciso que eles estejam carregados com cargas eltricas de sinais opostos ou que um deles esteja carregado e o outro neutro. A atrao entre um material carregado e outro neutro mais comum, pente e papel por exemplo, e pode ser explicado utilizando-se da idia da formao de dipolos eltricos, fenmeno comumente citado como "separao de cargas".

O tomo neutro torna-se um dipolo eltrico quando os centros de carga positiva e negativa se separam. Isto acontece quando ele submetido ao de outras cargas eltricas.

Se um material tem uma superfcie eletrizada e se aproxima de um material neutro eltricamente, os tomos do material neutro se tornaro dipolos eltricos (polarizao) na regio de aproximao. Por exemplo se aproximarmos um material eletrizado negativamente de um material neutro, as cargas negativas em excesso do material eletrizado vo atrair as cargas positivas dos tomos da regio de aproximao e consequentemente vo repelir as cargas de sinal negativo destes tomos. Isso faz o tomo assumir uma nova distribuio espacial na forma de um dipolo, como se fosse um ma, positivo de um lado e negativo de outro. Como mostra a figura abaixo.

Note que o material continua neutro, pois o nmero de cargas continua o mesmo. A atrao favorecida devido a formao dos dipolos.

Idia do Experimento Se atritarmos uma bexiga com os cabelos ela se eletrizar, pois a bexiga um material isolante e se eletriza por atrito.

importante ressaltar que para se conseguir uma boa eletrizao, a bexiga e os cabelos devem estar limpos e secos. Para verificarmos a existncia de cargas podemos fazer um experimento simples com duas bexigas. Um primeiro teste a verificao da repulso entre elas. Eletrizamos as duas bexigas por atrito com os cabelos. Assim, as duas bexigas recebero o mesmo tipo de carga dos cabelos e ao proximarmos uma da outra elas se repeliro. Note que para garantir que as bexigas iro se eletrizar com as mesmas cargas, elas devem ser do mesmo material e serem eletrizadas no mesmo cabelo. E para se garantir que elas iro se repelir as reas de aproximao devem ser as mesmas reas que foram eletrizadas. Veja a figura abaixo.

Para verificarmos a atrao entre dua bexigas, eletrizamos por atrito uma bexiga com os cabelos, e aproximamos esta de uma bexiga neutra. Devemos observar neste caso uma atrao quando se aproxima a bexiga eletrizada da bexiga que est neutra. As cargas da superfcie da bexiga neutra

se rearranjaro em dipolos fazendo com que as bexigas se atraiam. Veja figura abaixo.

Com os testes deste experimento, podemos mostrar a existncia de cargas eltricas bem como suas propriedades de atrao e repulso.

Tabela do Material.Item Observaes

Bexigas Encontradas em lojas para festas, bazares, supermercados etc.

Montagem Para fazer a atrao entre as bexigas. Encha duas bexigas de forma que elas fiquem firmes e pequenas. Atrite uma delas no cabelo de uma pessoa. Atrite toda a superfcie da bexiga no cabelo. Aproxime a bexiga eletrizada da bexiga neutra. Para fazer a repulso entre as bexigas. Encha duas bexigas de forma que elas fiquem firmes e pequenas. Atrite as duas bexigas no cabelo de uma pessoa. Atrite toda a superfcie das bexigas no cabelo. Solte lentamente uma das bexigas sobre uma mesa e aproxime dela a bexiga que ficou na mo.

Comentrios Ao encher a bexiga ela deve ficar o menor possvel, mas tambm deve ficar cheia o suficiente para que fique firme. Ao atritar a bexiga com os cabelos, a bexiga e os cabelos devem estar limpos e secos. Ao atritar a bexiga com os cabelos v girando a bexiga, para que toda a sua superfcie fique eletrizada. D preferncia para modelos pequenos de bexigas, pois ficam firmes e pequenas depois de cheias.

Projeto Experimentos de Fsica com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru


Eletroscpio

Objetivo Mostrar a existncia de cargas eltricas e suas propriendades.

Contexto Alguns materiais apresentam, sob determindas condies, fenmenos eltricos que podemos explicar usando um modelo terico. Estes fenmenos so observados pelo homem desde a antigidade. E desde ento houveram vrios modelos que foram propostos para tentar explicar a sua origem. O modelo que melhor explicou tais fenmenos o modelo de cargas eltricas, que usado at os dias de hoje. Este modelo prev a existncia de dois tipos de cargas eltricas, uma carga de sinal positivo e outra de sinal negativo. Para explicar os fenmenos eltricos que eram observados, foi proposta a lei da atrao e repulso: cargas eltricas de mesmo sinal se repelem entre si e cargas eltricas de sinais opostos se atraem entre si. Veja o esquema das leis de atrao e repulso na figura abaixo.

Os materiais em seu estado fundamental so neutros; a somatria de suas cargas eltricas nula.

por isso que os fenmenos eltricos s podem ser observados em determinadas condies, ou seja, para que haja repulso ou atrao entre dois ou mais materiais preciso que a somatria de suas cargas no seja nula. Isso quer dizer que preciso que hajam cargas positivas ou negativas em excesso no material. possvel fazer com que um material que est neutro fique carregado eletricamente. Para isso basta fornecer ou retirar algumas cargas eltricas neste material, fazendo com que ele fique com uma carga lquida positiva ou negativa. Este processo chamado de eletrizao. H vrios mtodos de eletrizao que so empregados, de forma que cada mtodo usado dependendo do resultado que se quer obter. A eletrizao s se d entre materiais isolantes, pois os materiais condutores no tem a capacidade de reter cargas eltricas, pois elas escoam pelo material. J os materiais isolantes no permitem que as cargas se movimentem em seu interior. Neste experimento, para demonstrarmos a existncia de cargas eltricas, utilizaremos do mtodo de eletrizao por atrito. Esta eletrizao feita com dois materiais de caractersticas eltricas diferentes. Um deve ter mais facilidade para receber cargas negativas. Estes materiais so chamados de eletronegativos. E o outro deve ter mais facilidade para doar cargas negativas. Estes so chamados de materiais eletropositivos. Assim quando estes materiais so atritados, as cargas negativas migram de um material para o outro. Ao afast-los um deles ter recebido cargas eltricas negativas, se tornando um material eletrizado negativamente. E o outro se tornar um material eletrizado positivamente, pois ao doar cargas negativas, ficou com excesso de cargas positivas em seu interior. Como mostra a figura abaixo.

Podemos a partir daqui compreender como se d a repulso e a atrao entre materiais carregados. Para que haja repulso entre dois materiais, eles devem estar carregados com a mesma carga. Ao serem aproximados haver uma fora de repulso entre eles que se ope aproximao. Veja a figura abaixo.

Para que haja atrao entre dois materiais preciso que eles estejam carregados com cargas eltricas de sinais opostos ou que um deles esteja carregado e o outro neutro. A atrao entre um material carregado e outro neutro mais comum, pente e papel por exemplo, e pode ser explicado utilizando-se da idia da formao de dipolos eltricos, fenmeno comumente citado como "separao de cargas".

O tomo neutro torna-se um dipolo eltrico quando os centros de carga positiva e negativa se separam. Isto acontece quando ele submetido ao de outras cargas eltricas.

Se um material tem uma superfcie eletrizada e se aproxima de um material neutro eltricamente, os tomos do material neutro se tornaro dipolos eltricos (polarizao) na regio de aproximao. Por exemplo se aproximarmos um material eletrizado negativamente de um material neutro, as cargas negativas em excesso do material eletrizado vo atrair as cargas positivas dos tomos da regio de aproximao e consequentemente vo repelir as cargas de sinal negativo destes tomos. Isso faz o tomo assumir uma nova distribuio espacial na forma de um dipolo, numa situao anloga a um m, positivo de um lado e negativo de outro, como mostra a figura abaixo.

Note que o material continua neutro, pois o nmero de cargas continua o mesmo. A atrao favorecida devido a formao dos dipolos.

Idia do Experimento Para verificarmos a existncia de cargas eltricas e a propriedade de repulso entre cargas de mesmo sinal, podemos fazer um experimento simples usando um instrumento chamado eletroscpio. A idia principal do funcionamento de um eletroscpio fazer com que as cargas eltricas em excesso em seu

interior, sejam divididas em duas quantidades aproximadamente iguais, que por sua vez so guiadas a duas partes mveis e prximas do aparelho. Devido mobilidade dessas partes e ao fato delas estarem carregadas com o mesmo tipo de carga, elas se afastaro uma da outra. Isto permite mostrar de forma visvel a repulso entre cargas de mesmo sinal. No importante neste momento identificar qual o sinal da carga em excesso presente no eletroscpio e sim verificar que cargas de mesmo sinal se repelem. O eletroscpio consiste num frasco de vidro lacrado onde um fio metlico atravessa a tampa desse frasco at o seu interior. No interior do frasco, o fio dobrado de modo particular e sobre ele colocado duas lminas de papel alumnio. No exterior do frasco o fio envolvido por papel alumnio e amassado sobre ele at que se forme uma pequena bola (veja a figura no final). O prximo passo atritarmos uma rgua com os cabelos. E ela se eletrizar, pois a rgua um material isolante e se eletriza por atrito com determinados materiais. Ento toca-se a rgua recm eletrizada na bolinha de papel alumnio. Esta fica com excesso de cargas eltricas devido ao contato com a rgua. Ou porque perderam cargas para a rgua ou porque receberam cargas dela. Sabemos que os metais so condutores, ou seja, so materiais nos quais as cargas eltricas podem se locomover livremente. Logo, quando da transferncia ou retirada de cargas da rgua para a bolinha de alumnio, o excesso de cargas resultante desta troca se espalha por toda a bolinha (pois como elas se repelem, tendem a se afastar umas das outras), pelo fio e finalmente pelas lminas de papel alumnio da extremidade inferior do eletroscpio. As cargas, ao chegarem na ponta inferior do fio, se dividem entre as lminas de papel alumnio, ficando ambas com excesso de cargas (no h porque as cargas migrarem para uma lmina e no para a outra, ou muito mais para uma do que para a outra, visto que elas so do mesmo material e possuem dimenses praticamente idnticas). O resultado desta diviso que as lminas ficaro eletrizadas com a mesma carga. As lminas de papel alumnio tem liberdade de movimento sobre o fio. Como as lminas se afastam uma da outra depois da eletrizao, podemos verificar visualmente que cargas de mesmo sinal se repelem.

Este experimento corrobora o modelo de cargas eltricas bem como uma das propriedades destas: a de repulso de cargas de mesmo sinal.

Tabela do Material.Item Observaes

O frasco pode ser qualquer um, mas necessrio que seja de Frasco de vidro e que tenha tampa (metlica ou no, tanto faz) ou que seja vidro construdo uma tampa para ele. D preferncia em fech-lo com rolha. Qualquer fio condutor serve. Mas na falta de um fio pode-se usar outros objetos metlicos: arame, prego fino, clips de papel etc. Obtm-se melhores resultados com fios de cobres esmaltados, pois evita-se a perda de cargas. Se a tampa do pote for metlica, esse fio o ideal pois do contrrio perdera-se cargas para a tampa. Estes fios so encontrados em casa de materiais eltricos, ou retirados de aparelhos eltricos velhos. So fios de cobre recobertos com um verniz. Papel usado para embalar comida, ou encontrado em embalagens de barras de chocolates ou de cigarros, por exemplo. Qualquer fita isolante serve (fita usada em fios eltricos) ou fita crepe etc. Fita isolante de fios eltricos so encontradas em casa de materiais eltricos, supermercados, bazares, etc. Na falta de uma rgua, pode-se usar qualquer outro material plstico, como um pente, por exemplo. So facilmente encontradas em frascos de bebidas (vinho, conhaque, etc). Ou podem ser compradas em armazns, supermercados ou bares. Estas geralmente so de cortia. Rolhas de borracha so encontradas em farmcias ou lojas que fornecem materiais para farmcias e hospitais.

Fio metlico condutor

Papel alumnio

Fita isolante Rgua de plstico

Rolha

Montagem Corte um pedao de fio esmaltado de forma que ele v at o centro do pote e ainda sobre uns 3 cm para fora da rolha;

raspe 3 cm do fio em uma extremidade e 3 cm de fio na outra, at que todo o verniz volta do fio seja retirado (nestas regies); enrole e aperte o papel alumnio na extremidade do fio que ficar do lado de fora do frasco at que se forme uma pequena bolinha prensada de papel alumnio nesta extremidade. A bolinha no precisa ser grande: um dimetro de dois centmetros ser suficiente; faa um pequeno furo no centro da rolha. Tente no deixar o furo muito maior do que a espessura do fio; depois de passado o fio pela rolha, dobre a extremidade inferior do fio como indicado na figura abaixo, na forma de um "U" horizontal, perpendicularmente ao fio que desce da rolha;

recorte duas tiras de papel alumnio com aproximadamente 5 cm de comprimento e de 3 a 5mm de espessura; faa uma pequena dobra em cada uma, dando o formato de bengala, como mostra a figura acima (na figura acima a lmina de papel alumnio est sendo mostrada de lado); coloque as lminas sobre o fio raspado da parte inferior de forma que elas fiquem paralelas (veja a figura no final); Ajuste este conjunto (fio rolha e lminas) no frasco; atrite uma rgua com os cabelos e toque na bolinha de papel alumnio; repita o procedimento com mais de uma rgua e de preferncia atritados no cabelo de pessoas diferentes;

Comentrios Se a tampa do pote de vidro for metlica, use fita isolante para cobrir a superfcie externa da tampa sob a regio onde est a bolinha de papel alumnio, de modo que esta no toque em nenhuma parte metlica da tampa e evite a troca de cargas entre a bolinha e a tampa; Caso o experimento no seja montado com um fio de cobre esmaltado e este seja substitudo por algum material no esmaltado, como um prego por exemplo, recomendamos no utilizar uma tampa metlica para o pote de vidro. Isso evita a troca de cargas com a tampa e melhora os resultados. muito importante que ao atritar a rgua com os cabelos, a rgua e os cabelos estejam limpos e secos. Se o dia estiver mido, aquea o pote de vidro, sem a tampa ou rolha, sobre a chama de um vela antes de comear o experimento e imediatamente antes de fechar o frasco. Isso diminui a umidade interna do pote, melhorando os resultados. Ao tocar a rgua eletrizada na bolinha de papel alumnio, as lminas vo se repelir. Se ao se repelirem, uma ou ambas as lminas tocarem o pote de vidro podem ocorrer duas situaes: se o eletroscpio estiver apoiado numa superfcie aterrada, ou seja em algum lugar atravs do qual as cargas podem fluir para fora do pote de vidro, isso faz com que as lminas retornem rapidamente para a posio original, devido a essa descarga (ou deseletrizao). se o pote estiver sobre uma superfcie no condutora (no aterrada) e se as lminas tocarem o vidro haver troca de cargas entre a(s) lmina(s) e vidro, fazendo com que elas retornem posio original. Depois de fazer o experimento algumas vezes, as lminas no voltaro para a posio inicial, pois mesmo trocando cargas com o vidro, vai chegar um momento em que no trocaro mais (o vidro ficar cada vez mais saturado) e ento as lminas retornaro para uma posio um pouco afastada da original. que com o excesso de cargas nas lminas elas continuaro repelidas at as cargas fluirem para algum lugar no saturado ou descarregado. Voc poder ver esse fenmeno tocando a bolinha de papel alumnio com as mos ou com algum material condutor. Nestes materiais ou na sua mo, as cargas eltricas em excesso podero fluir e isso descarregar as lminas e elas voltaro para a posio inicial.

Esquema Geral de Montagem



Acende ou No

Objetivo Os materiais se classificam em condutores ou isolantes, dependendo da sua capacidade de conduzir ou no eletricidade. Nosso objetivo mostrar que com um simples experimento, podemos testar diversos materiais comuns e descobrir quais deles conduzem ou no corrente eltrica.

Contexto Os condutores de eletricidades so materiais que possuem eltrons livre em seu interior. Estes eltrons quando submetidos a uma diferena de potencial eltrico, se movem sob o efeito deste potencial. Por exemplo, os metais. J nos isolantes, as cargas eltricas do material esto em equilbrio, atrandose mutuamente. Portanto no h eltrons livres para compor o movimento. Por exemplo, os plsticos ou borrachas.

Idia do Experimento Se fizermos fluir uma corrente eltrica em um circuito muito simples com uma pilha e uma lmpada, esta acender. Se o circuito for interrompido a lmpada apagar. Ento se a interrupo for preenchida com algum tipo de material condutor, a corrente eltrica ser restabelecida e a lmpada acender. J no caso contrrio, quando o material que for usado para fechar o circuito no tiver a propriedade de conduzir eletricidade, a lmpada no acender. Com esse mtodo possvel identificar e classificar os materiais em isolantes e condutores.

Tabela do MaterialItem Observaes

Aproximadamente 10 cm de fio eltrico comum. Pode ser Um pedao de fio encontrado em casa de materiais eltricos ou eletrnicos ou condutor ento retirados de aparelhos eltricos ou eletrodomsticos fora de uso. Pilha Uma pilha comun de 1.5 Volts ser o suficiente.

Uma lmpada de De preferncia de 1.5 Volts. lanterna Vrios tipos de materiais podero ser usados: -Metais (pregos, pedao de fios eltricos, arame, clips etc). Materiais -Plsticos (rguas escolares, sacos de lixo, sacolas de supermercado, parte exterior de canetas, borrachas de apagar, pedao de borracha de cmara de ar de bicicletas etc). -Objetos caseiros (cinzeiros, pedras etc). Porta Pilhas e Estes equipamento so opcionais. O funcionamento do Fios de Conexo experimento no ser prejudicado na falta destes. (jacar)

Montagem Descasque as pontas de dois pedaos de fios eltricos. Ligue um pedao de fio numa extremidade de uma pilha, por exemplo polo positivo.Veja figura (a). Ligue outro pedao de fio outra extremidade da pilha, (se voc usou a sugesto acima agora ser o negativo) e a um polo de uma lmpada, por exemplo amarre na rosca da lmpada. Veja figura (b). Encoste a extemidade do fio que est livre no outro contato da lmpada (ponto metlico na parte de baixo da lmpada), para test-la. Ela deve acender. Coloque o fio que est encostado no ponto metlico sobre uma mesa. Sem que encoste na lmpada.

Sobre o fio que est na mesa, coloque algum dos materiais escolhidos. Sobre o material que est sobre o fio encoste o contato da lmpada (ponto metlico no fundo da lmpada), para fechar a conexo do circuito. Verifique se os contatos esto bem feitos e ento verifique se a lmpada acendeu ou no.

Comentrios: Use fita adesiva para prender o fio na pilha. O pedao de fio eltrico que ficar fixo entre uma extremidade da pilha e a lmpada, dever ter um pedao maior de fio descascado na extremidade que ligar a lmpada, para que seja possvel amarr-lo na rosca da lmpada.

Esquema Geral de Montagem:



Efeito Quente

Objetivo O objetivo deste experimento monstrar uma propriedade fsica de determinados materiais: a transformao de energia eltrica em energia trmica, conhecida como Efeito Joule.

Contexto A energia possui a caracterstica de poder existir sob vrias formas e ser transformada de uma forma para outra. Por exemplo, a energia mecnica que se transforma em energia eltrica numa usina hidreltrica ou a transformao de energia eltrica em energia trmica numa resistncia de chuveiro. A transformao de energia pode ser em alguns casos bem vinda, e em outros no. Por exemplo: para um automvel em movimento, a transformao da energia cintica em atrito, em funo da resistncia do ar no bem vinda. J a transformao de energia eltrica em calor na resistncia de um chuveiro num dia de frio, muito bem vinda. Este ltimo fenmeno denomina-se Efeito Joule: a transformao de energia eltrica em calor num material por onde passa uma corrente eltrica.

Idia do Experimento Uma das maneiras que temos para a verificao do Efeito Joule usando o sentido do tato. Para isso basta construir um circuito eltrico muito simples, composto de uma fita de papel alumnio e uma pilha comum de 1,5 volts. Ao ligar as duas extremidades da fita de papel alumnio nos polos da pilha, estabelece-se uma corrente eltrica. Depois de um certo tempo a fita se aquece devido passagem da corrente eltrica. Este aquecimento pequeno e s possvel verific-lo usando o sentido do tato, numa regio do corpo sensvel a pequenas temperaturas. Como por exemplo, as costas da mo, o pulso etc.

Outra maneira de se demonstrar o Efeito Joule, ligando-se dois fios s extremidades de uma pilha. Ao se encostar as extremidades livres dos fios em um pedao de palha de ao fina (BOM-BRIL por exemplo), a palha de ao aquecida, pelo efeito Joule, e incandesce, queimando toda. A corrente eltrica em um filamento de palha de ao o aquece. Por ele ser muito fino, ele ento queima. Como a palha de ao um emaranhado de filamentos, um queima o outro sucessivamente at que todo o pedao de palha esteja queimado.

Tabela do MaterialItem Palha de ao Pilha Papel alumnio Observaes Quanto mais fina for a expessura dos fios da palha de ao, melhor. Os usados para lavar louas de cozinha so bons. Uma pilha comum de 1.5 Volts ser suficiente. Papel alumnio comum, usado na cozinha. O fio deve ser fino e condutor de eletricidade. Estes fios podem ser encontrados em aparelhos elttrico-eletrnicos velhos. Ou podem ser comprados em casa de material eltrico ou eletrnicos.

Fio para conexes

Porta Pilhas e Estes equipamento so opcionais. O funcionamento do Fios de Conexo experimento no ser prejudicado, na falta destes. (jacar)

Montagem Para a verificao do Efeito Joule com o papel alumnio (veja Figura A): Recorte uma fita de papel alumnio de aproximadamente 3 mm por 10 cm ( comprimento suficiente para ligar os polos da pilha); Ligue as extremidades da fita de alumnio e aguarde uns dois minutos; Sinta pelo tato se houve aquecimento da tira de papel alumnio. Para a verificao do Efeito Joule com palha de ao (veja Figura B):

Ligue um pedao de fio numa extremidade de uma pilha; Ligue outro pedao de fio outra extremidade da pilha; Pegue um pedao pequeno de palha de ao e coloque-o no cho; Encoste as extremidades livres do fio na palha de ao, prximos um do outro.

Comentrios Para fazer com que a palha de ao se queime, preciso que ao encostar os fios na palha de ao os fios estejam bem prximos e, caso a palha de ao no se queime com apenas uma encostada, faa pequenos movimentos com os fios, mantendo sempre um distncia pequena entre eles. Na montagem da palha de ao, tome o cuidado de no apoi-la em algum lugar que possa pegar fogo como tapetes, carpetes, madeira, compensados, plsticos etc ou tampouco prximo a inflamveis como lcool, querosene, gasolina, bebida destilada, leo, perfumes, desodorantes etc. Recomenda-se que se faa sobre um piso (ou mesa) de cimento ou pedra, como o cho de uma cozinha, ou sobre pia de mrmore. Verifique sempre se no h algo que possa queimar por perto. No queime a palha de ao onde haja corrente de vento forte, ou algum ventilador ligado. O vento pode fazer com que a palha de ao voe, por ser muito leve. Ou ainda fazer com que fascas soltem durante uma rajada de vento. Nas duas montagens o consumo da pilha alto, pois a corrente eltrica no tem resistncia no percurso, ou seja, o circuito est em curto. Por isso, aconselhvel no deixar o circuito fechado por muito tempo desligando-o a cada demonstrao. Outra maneira de resolver este problema colocar uma resistncia no circuito. Uma lmpada de lanterna seria um bom resistor, mas ento sero necessrias duas pilhas, visto que uma lmpada necesita de no mnimo de 1,5 volts.




Associaes de Resistores

Objetivo Este experimento se presta a dois tipos de abordagem: Para os alunos que nunca viram como funciona uma associao de resistores, o objetivo to somente ilustrar o papel dos resistores num circuito eltrico e tambm a forma como estes resistores podem ser arranjados dentro do circuito. Pois estes se comportam de maneira diferente quando se muda o tipo de arranjo. Os dois tipos de arranjo possveis, com dois resistores, sero ilustrados e comparados neste experimento: so o arranjo ou associao de resistores em paralelo e em srie. J para aqueles alunos, que j estudaram ou esto estudando eletricidade, nosso interesse reverter uma concepo bastante comum, porm incorreta que os alunos tem. comum entre os alunos a idia de que uma bateria de tenso constante, como uma pilha comum, libera para qualquer tipo de circuito a mesma corrente. Ou seja, grande parte dos alunos acham que uma bateria libera uma corrente constante, o que no verdade. Na realidade uma bateria libera para o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada circuito.

Contexto Os resistores de um circuito podem ser combinados em paralelo ou em srie. Quando a combinao feita em paralelo temos que a tenso (ou diferena de potencial eltrico) entre os terminais das resistncias ser a mesma, mas a corrente eltrica que percorre o circuito dividida entre as resistncias, de forma que a corrente eltrica total a soma das correntes que passam pelos resistores. J na associao em srie, temos que a corrente entre os terminais das resistncias ser a mesma, mas a tenso sobre o circuito dividida entre as resistncias, de forma que a tenso total a soma das tenses em cada resistor.

Porm no se engane: a corrente eltrica fornecida pela bateria diferente nos dois casos.

Idia do Experimento Para aqueles que no tem noes de eletricidade, aps a realizao do experimento, fica claro que a intensidade luminosa diferente nos dois tipos de associao. As lmpadas brilham mais na associao em paralelo do que na associao em srie. Para aqueles alunos que j estudaram um pouco de eletricidade, possivel explicar esse fenmeno com uma explicao matemtica. Sabemos que o potencial eltrico entre dois pontos de um circuito igual ao produto do valor da resistncia eltrica pela corrente eltrica daquele trecho (V=R.i). Sabemos tambm que o potencial gerado por uma bateria, neste caso uma pilha comum, constante. Quando associamos os resistores em srie, temos que a corrente que passa pelos pontos onde esto os resistores, ser a mesma em todo o circuito (veja a figura a). A corrente que passa pelos resistores (trecho CD) calculada tomando-se a tenso entre os pontos C e D e dividindo-se pela resistncia total entre os mesmos pontos. A tenso no trecho CD igual tenso V entre os polos da bateria (AB). J a resistncia em CD vale R+R=2R. Assim, a corrente no trecho CD vale i=V/2R. J quando associamos os resistores em paralelo, temos que a corrente que sai da bateria ao chegar no n da associao, se divide em duas: i1 e i2. E como neste caso o valor da resistncia igual para cada resistor (so usadas duas lmpadas iguais), a intensidade da corrente em cada ramo do circuito ser a mesma (veja figura b). A corrente que passa pelo resistor do trecho CD calculada da mesma forma que na associao em srie. A tenso no trecho CD igual a tenso V entre os polos da bateria (AB). J a resistncia em CD vale R. Assim, a corrente no trecho CD vale i1=V/R.

Analogamente, a corrente que passa pelo resistor do trecho EF calculada da mesma forma que na associao em srie. A tenso no trecho EF igual tenso do trecho CD, que igual tenso V entre os polos da bateria (AB). J a resistncia em EF vale R. Assim, a corrente no trecho EF vale i2=V/R. Com esta anlise matemtica podemos concluir que a corrente que atravessa cada resistor, quando associados em srie igual a V/2R e quando associados em paralelo igual a V/R. Ou seja, a intensidade da corrente eltrica em cada lmpada da associao em srie a metade da intensidade da corrente eltrica em cada lmpada da associao em paralelo. Da resulta que cada lmpada individualmente brilha mais na associao em paralelo do que na associao em srie, visto que o valor da intensidade da corrente eltrica que atravessa cada uma delas na associao em paralelo maior. Podemos finalizar observando que a corrente eltrica total fornecida pela bateria diferente nas duas associaes. Para provar tal fato basta comparar a intensidade da corrente total do circuito nos dois casos: na associao de resistores em paralelo, temos duas corrente de valor V/R, totalizando uma corrente que tem que ser gerada pela bateria de 2V/R. E na associao de resistores em srie temos uma corrente total fornecida pela bateria de intensidade V/2R. Comparando a intensidade destas corrente vemos que a intensidade da corrente eltrica na associao em paralelo quatro vezes a intensidade da corrente eltrica na associao em srie. (iparalelo = 4.isrie).


Se no houver lmpadas pequenas, podero ser utilizadas outras Duas lmpadas lmpadas, mas a voltagem da bateria deve ser condizente com a de lanterna voltagem das lmpadas, ou seja, no pode ser muito inferior pois (1.2V ou 1.5 V) corre-se o risco de no acender as lmpadas e nem muito superior para no queim-las. Duas pilhas de 1.5 V Fios para conexo

Montagem em Srie e em Paralelo Una duas pihas de 1.5 V. Se voc no possui um suporte apropriado, prenda as pilhas sobre uma mesa com fita adesiva, de tal modo que o polo negativo de uma esteja em contato com o positivo da outra. Prenda tambm com fita adesiva os fios nos polos positivo e negativo das pilhas Ligue com fios todos os polos da associao de pilhas e lmpadas de acordo com os esquemas das figuras a) e b).




Associao de Pilhas

Objetivo Neste experimento mostramos como possvel fazer associaes ou arranjos de pilhas (geradores de energia) em circuitos eltricos e suas aplicaes.

Contexto Pilhas so um dos vrios tipos de geradores que podem fazer parte de circuitos eltricos. Por exemplo, uma associao de pilhas que resulte numa diferena de potencial (ddp) de 12 Volts, tem o mesmo efeito que uma bateria de 12 Volts neste mesmo circuito, embora no tenha a mesma durabilidade. Por causa desta equivalncia usamos neste experimento pilhas de 1,5 V ao invs de outro tipo de gerador. Logo, ao ler pilha neste experimento, entenda que ela pode ser substituda por outro gerador equivalente, at mesmo uma usina. O comportamento e os resultados destes geradores num circuito eltrico muda de acordo com o tipo de associao. Os dois tipos de associaes bsicas so: a associao de pilhas em paralelo e a associao de pilhas em srie (veja as figuras abaixo). uma idia comum que uma bateria de tenso constante, como uma pilha, libera para qualquer tipo de circuito a mesma corrente eltrica. Ou seja, a idia de que uma bateria libera uma corrente constante, o que no verdade. Na realidade uma bateria libera para o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada circuito. Quando a combinao feita em paralelo temos que a tenso ou ddp entre os terminais dos geradores igual tenso de cada pilha. Mas a corrente eltrica que percorre o circuito dividida entre os geradores, de forma que a corrente eltrica total a soma das correntes que so liberadas por cada gerador. J na associao em srie, temos que a corrente entre os terminais dos geradores igual corrente de cada pilha. Mas a tenso sobre o circuito a soma das

tenses em cada gerador. Ento no se engane: a corrente eltrica fornecida por cada pilha diferente nos dois casos.

Idia do Experimento Numa associao em srie, duas pilhas so conectadas de forma que o polo positivo de uma se ligue ao polo negativo da outra e os polos da extremidade esto livres para se conectarem ao circuito, como mostra a parte "Associao em srie" da figura abaixo. Nesta associao, a ddp a soma do potencial individual de cada pilha ou seja, 3.0 V e a corrente total "it" fornecida ao circuito tem valor igual s correntes que saem de cada pilha, nesta associao. Numa associao em paralelo, duas pilhas so conectadas de forma que o polo positivo de uma se ligue ao polo positivo da outra e o mesmo acontece com os polos negativos. E destes polos saem as pontas que se ligaro ao restante do circuito, como mostra a parte "Associao em paralelo" da figura abaixo. Nesta associao, a ddp resultante da associao igual em valor da ddp individual de cada pilha. A corrente eltrica total "it" fornecida ao circuito

dividida entre as pilhas de forma que somando-se a corrente que cada pilha fornece ao circuito se tem a corrente total consumida pelo circuito. Logo, estas associaes possuem caractersticas distintas. Numa temos uma soma de potenciais e na outra um potencial constante. Ou seja, se num circuito for necessrio um potencial alto, associa-se pilhas em srie e se num circuito for necessrio um longo perodo de funcionamento, associa-se pilhas em paralelo.

Neste experimento o circuito foi composto de duas pilhas idnticas de 1,5 V e uma nica lmpada de 3 V. Como mostra a figura da Seo Esquema Geral de Montagem.

Se associarmos as pilhas em srie forneceremos lmpada um potencial de 3 V, e como a lmpada de 3 V seu funcionamento ser pleno e a intensidade da luz emitida tambm. J se associarmos as pilhas em paralelo e ligarmos lmpada de 3 V, esta associao fornecer metade do potencial exigido pela lmpada e conseqentemente metade da corrente exigida para seu funcionamento normal. Com isso, a intensidade da luz emitida ser menor do que na associao em srie. Em compensao, a lmpada ficar bem mais tempo acesa.


Um pedao de fio condutor Fio eltrico para conexo. Pilha Sero necessrio 2 pilhas comuns, de 1,5 Vcada.

Uma lmpada de lanterna De 3 V.

Montagem Montagem em Srie: Una duas pihas de 1.5 V, prendendo-as sobre uma mesa com fita adesiva de tal modo que o polo negativo de uma esteja em contato com o positivo da outra, como mostra a Figura A. Corte dois pedaos de fios eltricos e desencape cerca de dois centmetros de cada extremidade. Prenda com fita adesiva um fio eltrico em cada um dos polos das extremidades da associao. Ligue a extremidade livre de cada fio eltrico nos contatos da lmpada. Montagem em Paralelo:

Una duas pihas de 1.5 V, prendendo-as sobre uma mesa com fita adesiva de tal modo que suas laterais estejam juntas e seus polos estejam voltados para o mesmo lado, como mostra a Figura B. Corte dois pedaos de fios eltricos e desencape cerca de dois centmetros de uma extremidade e 4 centmetros da outra. Prenda com fita adesiva a extremidade mais desemcapada de um dos fios eltricos nos polos positivos da associao. Prenda de modo que a parte desemcapada encoste nos dois polos positivos da associao simultaneamente. Repita o mesmo para os polos negativos da associao. Ligue a extremidade livre de cada fio eltrico nos contatos da lmpada.



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Sugestão de experimentos de física com materiais de fácil acesso - UNESP