Demonstrações com canudinhos.

 

Os canudos plásticos usados para ingerir refrigerantes são feitos de polipropileno e pigmentos coloridos atóxicos.

Por meio da eletrização por contacto ou atrito, os canudinhos podem ficar com cargas elétricas negativas (excesso de elétrons), por exemplo, quando atritado com guardanapos de papel.

Previsão do sinal de cargas em excesso na superfície do canudinho.

1.- Pela  Série Tribolétrica : os canudinhos ficarão com "excesso de elétrons" ou com cargas negativas.

2.- Por meio do  Eletroscópio Eletrônico, aproximando e afastando o canudinho da sua antena: se o alarme disparar  durante o afastamento é por que as cargas em excesso no canudinho são negativas (excesso de elétrons).

Atração e repulsão entre objetos eletrizados.

O princípio fundamental das cargas elétricas : repulsão entre cargas de mesmo sinal  e atração entre cargas de sinais opostos. Entre objetos eletrizados:

1) Se ocorrer repulsão elétrica entre dois objetos, eles possuem cargas de mesmo sinal.

2) Se ocorrer atração entre dois objetos: a) eles possuem cargas de sinais opostos ou  b) um deles encontra-se eletrizado e o outro neutro. A explicação de como um corpo eletrizado atrai (nunca repele) outro neutro é explicado pela polarização de cargas.

As demonstrações a seguir exploram alguns fenômenos da eletrização de canudinhos.

  Relação das demonstrações

01.- Cargas iguais se repelem

02.- Cargas opostas se atraem;

03.- Pêndulo simples de canudinho

04.- Rolando latinha vazia

05.- Atraindo objetos leves e neutros.

06.- Grudando canudinho no rosto.

07.-Desviando um filete de água por força elétrica

08.- Desafiando a gravidade.

09.- O pêndulo elétrico.

10.-  Pêndulo duplo de canudinho.

 

       

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01.- Cargas iguais se repelem .

 

Material:

canudinhos, lápis apontado, massa de modelar para fixar o lápis na vertical, guardanapos secos.

Montagem

Dobre o canudinho ao meio de modo a apoiá-lo (figura) na ponta do lápis.

Cuidado: apenas com o toque dos dedos o canudinho - pelo processo de eletrização por contato ou atrito - pode se eletrizar .Por isso, ao dobrar procurar segurar o canudinho na região central onde deverá ser feita a dobra.

Eletrizando o canudinho

O canudinho é eletrizado pelo processo de eletrização por contato ou atrito. Apenas o contato do canudinho com dedos secos é suficiente para o surgimento de pequena carga elétrica na sua superfície. O  atrito torna mais eficaz a eletrização por contato, além de aumentar a superfície eletrizada do canudinho. Para eletrizar atrite a região do canudinho que se quer eletrizar com dedos secos ou guardanapo.

Demonstração

1.- Eletrize uma metade do canudinho apoiado na ponta do lápis; eletrize um outro canudinho.Ambas as regiões atritadas devem ficar com excesso de elétrons (cargas negativas) conforme prediz a Série Triboelétrica.

2.- Aproxime o canudinho eletrizado na metade não eletrizada (poderá ocorrer atração devido à polarização); e aproxime-o da região eletrizada: agora ocorrerá repulsão. Pois cargas de mesmo sinal se repelem.

 

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02- Cargas opostas se atraem

 

Material:

A mesma montagem e material da demonstração 01 acrescido de uma pequena barra ou bastão de acrílico ou uma  régua de acrílico. Muitas réguas transparentes "parecem" de acrílico, mas são de plásticos. Os plásticos ficam negativos quando atritados com papel ou com os dedos.

O acrílico atritado com os dedos ou com papel fica com "falta de elétrons" ou seja fica carregado positivamente.

 

Demonstrações

 

1.- Eletrize uma das metades do canudinho apoiado na ponta do lápis atritando-a com papel ou com os dedos secos. Esta parte ficará negativa. Tome para não eletrizar a outra metade, apesar de sempre existirem cargas em virtude de algum mínimo contato.

 

2.- Eletrize uma régua de acrílico atritando-a com papel ou dedos; conforme a Série Triboelétrica ela cederá elétrons para o papel e assim ficará com "falta de elétrons" ou seja fica com cargas positivas.

3.- Aproxime a régua positiva da metade do canudinho não atritada. Poderá ocorrer uma ligeira atração. Se isto ocorrer é devido ao fenômeno de polarização das moléculas superficiais desta parte do canudinho.

4.- Aproxime a régua positiva da metade atritada ou seja, negativa do canudinho. Deve-se observar uma atração intensa. Isto ocorre devido a presença de cargas negativas de certa intensidade no canudinho e cargas positivas, também de certa intensidade, no acrílico. Cargas de sinais opostos se atraem.

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03.- Pêndulo simples de canudinho.

 

Material: Pêndulo simples de  canudinho, canudinhos extras, papel, régua de acrílico.

Uma outra maneira de observar atração e repulsão entre cargas elétricas é usar o "Pêndulo simples de canudinho"  "Pêndulo de barra de canudinho"

Passando um eixo (um alfinete, um prego fino) próximo de uma das extremidades do canudinho, ele pode oscilar livremente  como se fosse um pêndulo de barra.

Preso entre dois canudinhos - como mostra a figura - o sistema pode ser usado para mostrar os fenômenos de atração e repulsão entre cargas elétricas, tal como, nos "demos"  01 e 02.

Exemplos

Canudinho e pêndulo neutros

Canudinho (-) e pêndulo (-): repulsão

Acrilico (+) e pêndulo (-): atração

 

Detalhes construtivos

Material: 4 canudinhos, 1 prego fino, 1 prego de espessura pouco maior do que o prego fino, fita colante, uma caixa de papelão para suporte do sistema.

1.- Fixe com fita colante 3 canudinhos - um ao lado do outro - de modo que entre os canudinhos externos fique um vão da espessura de um canudinho. Veja figura.

2.-Com o prego mais grosso fure - próximo de uma das extremidades do quarto canudinho -  o orifício do eixo.

 3.- Faça nos 2 canudinhos paralelos dois orifícios diametralmente opostos com o prego fino; em seguida, usando-o como eixo, articule o canudinho pêndulo.

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04 - Rolando uma latinha vazia

 

Material

Latinha de refrigerante vazia; canudinhos; régua de acrílico; guardanapos; papel sulfite.

Demonstração

Mostrar que, apesar da máxima das cargas elétricas, "Cargas opostas se atraem. Cargas iguais se repelem", um corpo eletrizado - seja negativamente ou positivamente - sempre atrai corpos neutros.

  1. Posicione uma lata vazia de refrigerante sobre uma superfície plana.

  2. Eletrize um  canudinho eletrizado atritando-o com guardanapo ou entre os dedos.

  3. Posicione o canudinho eletrizado paralelamente à latinha e aproxime-o até que a latinha, atraída pela força elétrica, começa a se mover.Quando isto ocorrer, afaste lentamente o canudinho, mantendo-o paralelo à latinha, de modo a puxá-la ao longo da superfície.

O canudinho eletrizado tem excesso de elétrons ou cargas negativas; já a régua de acrílico atritado com guardanapo (papel) fica com cargas positivas. Fica a pergunta: será que as cargas positivas da régua também atrai a latinha como as cargas negativas do canudinho.

Experimente.

Você irá verificar que a latinha é atraída pela régua de acrílico com cargas positivas da mesma forma que o era com o canudinho com cargas negativas.

Conclusão: um corpo eletrizado sempre exerce força de atração sobre um outro neutro. Quer saber mais? Veja "Polarização de cargas".

 

 

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05 - Atraindo objetos leves e neutros.

 

Material

Canudinhos.Régua de acrílico.Guardanapos, folha papel sulfite.

Pedacinhos de papel sulfite, de papel alumínio, de isopor e até pequenas folhas verdes.Todos leves.

Demonstração

Mostrar que, apesar da máxima das cargas elétricas, "Cargas opostas se atraem. Cargas iguais se repelem", um corpo eletrizado - seja negativamente ou positivamente - sempre atrai corpos neutros.

 

  1. Aproxime um canudinho de  pedacinhos de papel sulfite, de papel alumínio e de folhas verdes - todos leves; verifique que nada acontece.

  2. Agora friccione vigorosamente o canudinho algumas vezes usando um guardanapo ou entre os dedos; neste processo correrá transferência de elétrons do papel (ou da pele dos dedos)  para o canudinho que ficará com excesso de elétrons (carga negativa) e, como o papel cedeu elétrons, ele ficara com falta de elétrons (com cargas positivas). Quer saber mais? Clique: eletrização por contato (atrito) e Série Triboelétrica.

  3. Aproximando o canudinho eletrizado negativamente de objetos, mediante a força elétrica,  ocorrerá a atração destes pelo canudinho.

  4. Eletrize uma régua de acrílico atritando-o com guardanapo. O acrílico fica positiva (falta de elétrons). E a régua de acrílico eletrizado positivamente ?Atrai ou repele os corpúsculos que foram atraídos pelo canudinho? Você vai verificar que também ocorrerá atração.

Conclusão: sempre ocorrerá atração entre um corpo neutro e um outro eletrizado.

Quer saber? Clique "polarização de cargas".

 

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06.- Grudando canudinho no rosto.

 

Material: canudinhos, guardanapos de papel, papel sulfite, lenços de papel.

Eletrize um canudinho e verifique o que ocorre quando ele é encostado em seu rosto (que deve estar bem seco) e se ele for aproximado de seus cabelos.O resultado esperado é de que o canudinho “grude” na pele e atraia os fios de cabelo.

O canudinho tem "excesso de elétrons" (carga negativa); se na pele do rosto houver "falta de elétrons" (carga positiva) a adesão do canudinho no rosto ocorre por atração entre cargas elétricas positivas e negativas.

E se a pele do rosto estiver neutra? Por que ocorre a adesão? Quer saber?

Clique: Polarização de cargas.

 

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07.- Desviando um filete de água por força elétrica.

  

 

Material : canudinhos, guardanapos secos, papel sulfite, lenços de papel.

 

Eletrize um canudinho atritando-o com guardanapo seco.

Na eletrização por contato, dependendo da afinidade elétrica de cada material, um deles cede e outro recebe elétrons.

No caso do canudinho atritado com papel, como plástico (material do canudo) encontra-se, na Série Triboelétrica, abaixo do papel, o canudinho fica com cargas negativas e o papel com cargas positivas.

Aproximando-se o canudinho eletrizado negativamente no alto de um filete de água, devido à atração elétrica, ocorre um desvio visível na parte de baixo da trajetória do filete de água.

Questão: O canudinho tem cargas negativas e atrai o filete de água; como cargas se sinais opostos se atraem, isto significa que o  filete de água encontra-se eletrizada positivamente?

 A resposta pode ser dada experimentalmente:

Aproxime do filete de água uma régua de acrílico eletrizada positivamente. Se houver repulsão, o filete estará eletrizado (também) positivamente.

Porém se houver atração, a conclusão é que tanto cargas positivas como negativas atraem o filete de água. E é isto o que acontece.

Um corpo eletrizado positivamente ou negativamente exerce atração sobre outro neutro seja ele isolante ou condutor. Isto ocorre devido ao das moléculas superficiais do corpo neutro formarem dipolos em virtude do  fenômeno da polarização de cargas elétricas. Além disso, as moléculas de água, são naturalmente moléculas polares.

 

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08.- Desafiando a gravidade.

  

 

Material : canudinhos, guardanapos secos, papel sulfite, lenços de papel.

Atrite um canudinho com papel bem seco e encoste-o numa parte da parede ou da lousa que esteja bem limpa.

Se o canudinho for leve - os melhores para esta demonstração são os de menor diâmetro - estiver eletrizado ele poderá ficar “grudado” na superfície da parede durante muito tempo, aparentemente desafiando a lei da gravidade.

A explicação reside no fenômeno da "polarização de cargas elétrica" que ocorre nas moléculas ou átomos da superfície da parede que, sob a influência dos "eletrons em excesso" na superfície do canudinho, formam "dipolos" com o polo (+) voltado para as cargas negativas do canudinho.

Por isso, devido à atração entre as cargas (-) do canudinho e as cargas (+) do dipolo, ocorre o fenômeno da adesão.

A tendência do canudinho é deslizar parede abaixo; se a força de atrito decorrente da compressão entre as duas superfícies equilibrar o peso do canudinho, este fica fixo sem cair.

Canudinhos pesados e com poucas cargas em excesso, costumam deslizar parede abaixo.

 

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09.- Pêndulo elétrico.

 

Material: um pêndulo elétrico; canudinhos; papel.

 

Pêndulo elétrico consta de um pedaço de papel alumínio (usado em cozinha) com diâmetro 1 cm (aprox), pendurado por uma linha fina e flexível na extremidade de um suporte em formato de L conforme ilustra a figura.

Com ele pode-se verificar se um canudinho (ou outro corpo) está ou não eletrizado.

 

Atraindo o disco de alumínio

 

Eletrize um canudinho e  aproxime-o do disco, sem tocá-lo. 

O pêndulo de alumínio, mesmo neutro, é atraído pelo canudinho;

É comum o disco de alumínio ficar "grudado" no canudinho.

Isto ocorre devido à polarização de cargas que ocorre no metal com a aproximação das cargas negativas do canudinho.

 

Transferência de elétrons

É comum ocorrer que alguns elétrons em excesso do canudinho - da região de contacto com o disco - transfira para o metal.

Quando isto acontece o metal fica com excesso de elétrons e ambos, o metal e o canudinho, ficarão negativos e ocorrerá a repulsão.

 

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10- Pêndulo duplo de canudinho

 

Material : Pêndulo duplo de canudinho, canudinhos extras, papel guardanapo, régua de acrílico.

Montagem do Pêndulo duplo de canudinho

Para montar o "pêndulo duplo" basta inserir no "Pêndulo simples de canudinho" ( demo 02) um segundo canudinho que, quando neutros, ficam na vertical  paralelos entre si  (figura).

A distância entre os dois "canudinhos pêndulos"  dever de aproximadamente 2 cm.

O "Pêndulo duplo de canudinho" é uma outra alternativa para se visualizar a repulsão elét5ica.

 

Repulsão entre os pêndulos

Canudinhos pêndulos atritados com guardanapo ficam eletrizados negativamente. Assim, repelem-se: cargas de sinais iguais se repelem.

Aumentando a repulsão

Inserindo entre os pêndulos (já eletrizados) um  terceiro canudinho atritado previamente com guardanapo, a sua força de repulsão soma-se à anterior, aumentando a abertura angular  entre os pêndulos.

 

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