Pêndulo eléctrico e eletroscópio de folhas

 Pêndulo eléctrico 

O pendulo eléctrico é um dispositivo, muito simples, constituído por uma pequena esfera metálica suspensa na extremidade de um fio isolante e inextensível, que permite verificar se um corpo está, ou não, electrizado.

Além disso, com o pêndulo eléctrico podemos comprovar as leis qualitativas das interacções eléctricas.

Para tal vamos construir e verificar como funciona este dispositivo.

E x p e r i ê n c i a:

Construção e funcionamento do pêndulo eléctrico

Objectivo: verificar experimentalmente como funciona o pêndulo elástico.

Material

• Um copo de plástico, descartável
• Areia
• Três tubos de plástico de esferográfica
• Um X-ato ou um canivete
• Um bocado de plasticina
• Fio de seda ou nylon
• Uma bolinha feita com papel de alumínio
• Um paninho de seda e outro de lã.

Procedimento

Fig.1: Pendulo eléctrico

1. Com o material disponível, construa o pêndulo eléctrico, conforme mostra a figura acima.

Agora que o pêndulo está construído, vamos começar com as nossas experiências.

2. Pegue no tubo plástico de esferográfica (neutro) que sobrou e aproxime da bolinha (neutra) do pêndulo. Não notará nenhuma reacção do pêndulo.

3. Em seguida, friccione, durante alguns segundos, o tubo de esferográfica com o pano de seda. Aproxime lentamente o tubo do pêndulo, sem, no entanto, deixar que se toquem. O pêndulo (neutro) é atraído pelo tubo (electrizado por fricção).

4. Com o tubo electrizado (por fricção) toque na bolinha do pêndulo. Aguarde alguns segundos.

Observará que o pêndulo será repelido pelo tubo. Durante o contacto, o pêndulo electrizou-se com carga do mesmo Sinal e, por isso, é repelido pelo tubo.

5. Neutralize o pêndulo (basta tocá-lo com um dedo). Friccione o tubo de esferográfica com o pano de seda e toque na bolinha do pêndulo (eletrizando-a por contacto). Muito rapidamente, friccione o tubo de esferográfica com o pano de lã (o tubo ficará electrizado com carga de Sinal contrário) e, aproxime-o do pêndulo. Verificará que o pêndulo electrizado, agora é atraído pelo tubo também electrizado, o que mostra que «cargas de sinais contrários se atraem».

Eletroscópio de folhas

O eletroscópio é um dispositivo que nos permite verificar se um corpo está, ou não, electrizado.

Este aparelho consiste essencialmente de uma haste condutora tendo, na sua extremidade superior, uma esfera metálica, na extremidade inferior, duas folhas metálicas leves, sustentadas de modo que possam abrir-se (repelir-se) ou fechar-se (atrair-se), livremente.

Como funciona:

Vamos investigar o funcionamento do eletroscópio, construindo um e realizando algumas experiências com ele.

E x p e r i ê n c i a:

Construção e funcionamento do eletroscópio de folhas

Objectivo: verificar o funcionamento do eletroscópio de folhas.

Material necessário:

• Um frasco de vidro vazio, bem limpo e seco
• Arame de cobre grosso (10/20 cm de comprimento)
• Plasticina
• Uma bolinha feita com papel de alumínio
• Uma tira de papel de alumínio dobrada ao meio (as folhas)
• Vareta metálica com cabo isolante
• Pano de lã, seda ou nylon.

Fig. 1.13: Eletroscópio de folhas

Procedimento

1. Com o material disponível, construa o seu eletroscópio de folhas. Agora, está pronto a iniciar o estudo do funcionamento deste aparelho.

2. Electrize, por fricção com o pano de lã, a vareta metálica com cabo isolante. Aproxime-a da bola metálica do eletroscópio. Observará que as folhas de alumínio se abrem, indicando que a vareta está electrizada.

Ao aproximar, a vareta electrizada da esfera, as cargas eléctricas do eletroscópio separaram-se, por indução, ficando as folhas electrizadas com cargas do mesmo Sinal da vareta.

3. Toque com um dedo na bolinha, para neutralizar o eletroscópio. Em seguida, encoste a vareta electrizada, na esfera do eletroscópio neutro. Este ficará electrizado por contacto, com carga do mesmo Sinal e, por isso, as folhas irão repelir-se.

4. Com o eletroscópio electrizado (as folhas estão abertas porque se repelem), aproxime a vareta, também electrizada, da esfera de alumínio. Poderá observar duas situações:

a) A abertura das folhas aumentou: significa que o eletroscópio e a vareta estão electrizados com cargas do mesmo sinal.

b) A abertura das folhas diminuiu: o eletroscópio está electrizado com carga de Sinal contrário.

E x e r c í c i o s  r e s o l v i d o s

1. Um corpo neutro, A, possui 2.10²⁵ protões e um outro corpo, B, também neutro, possui 5.10²⁰ electrões. Ao friccionarmos os dois corpos, verifica-se que o corpo A fica electrizado com uma carga de + 0,4 μC.

a) Quantos electrões o corpo A possuía antes da fricção?

b) Quantos protões o corpo B possuía antes da fricção?

c) Durante a fricção, o corpo A perdeu ou ganhou electrões? Quantos?

Resolução:

a) 2.10²⁵ electrões porque, um corpo neutro possui o mesmo número de protões e de electrões.

b) 5.10²⁰ protões porque, um corpo neutro possui o mesmo número de protões e de electrões.

c) Se o corpo A ficou electrizado positivamente, então perdeu electrões e o corpo B ganhou.

R: O corpo A perdeu 2,5.10¹² electrões.

2. Existem três esferas metálicas, A, B e C, isoladas. Sabe-se ainda que:

• A repele B;       • B atrai C;      • A está electrizada positivamente.

Determine o sinal da carga das esferas B e C. Justifique a resposta.

Resolução:

Se a esfera A (electrizada positivamente) repele B, então esta só pode estar carregada positivamente porque, cargas do mesmo sinal repelem-se.

Se a esfera B (electrizada positivamente) atrai C então esta pode estar carregada negativamente porque, um corpo electrizado atrai corpos electrizados com cargas de sinal contrário e, também atrai corpos neutros.

A – Positiva           B – Positiva            C – Negativa ou neutra

3. Faça corresponder as frases do grupo A, com as do grupo B, de maneira a obter afirmações correctas:

Resolução:

1. – Z.                2. – X.                   3. – Y.

4. Das afirmações que se seguem indique com «V» as verdadeiras e com «F» as falsas.

a) Durante a electrização por fricção de dois corpos neutros, um deles perde electrões ficando electrizado positivamente.

b) Suponha que o tubo da sua esferográfica esteja neutro. Então ele não possui protões nem electrões.

c) Friccionou-se um tubo de plástico de esferográfica com um pano de lã e, aproximou-se o tubo de um fio de água que saia de uma torneira. Verificou-se que o fio de água sofreu um desvio sendo:

c. 1) Repelido pelo tubo.

c. 2) Atraído pelo tubo.

Resolução:

a)  V

b)  F

c):       c.1) F;          c.2) V

Bibliografia

MENESES, João Paulo. F10 - Física 10ª Classe. Texto Editores, Maputo, 2017.