Untitled

MIDIAFISICA
Edição Trilíngue
Produtores Executivos
Bennett Glotzer
Michael Glotzer
Judy Sharinger
April Fletcher
Trabalho de Estúdio Pós-Produção Fornecido por
Cataylst Post Services, Darin Kerby
Produzido & Dirigido por
Geoffrey Leighton
Compressão em DVD e Autoria
Enrique Londaits
Patricio Londaits
Soluciones DVD
Produtor Associado & Projeto Gráfico
Laurent Sanchiz
Produtora Associada e Diretora de Marketing e
Vendas
Monica Araujo
Produtor Associado
Joan Abend
Donell Massey
Consultores
Anderson Gomes
Andre Vilela
Escrito por
Brett Carroll
Direção Técnica
Dr. Jearl Walker
Brett Carroll
John Davis
Dr. Richard Berg
Tradução da Edição em Português
Regina Pinto de Carvalho
Revisão Técnica da Edição em Português
Lúcio Hora Acioli
Revisão da Edição em Português
Carlos Irineu da Costa
Diretor e Editor de Gravação das Narrações para a
Edição em Português
George Silva Castro
Narradores Brasileiros
Vera Nicaretta Machao
Phil Miler
Gilberto Romagnolo
Técnico de Som
Dave McLaughlin
Contabilidade da Produção
Owen & DeSalvo
As demonstrações nesta série foram fornecidas
pelo Departamento de Física da Universidade de
Washington
Agradecimentos Especiais a
Mark N. McDermott, Jefe Del/Chairman
Departamento de Física,
Universidade de Washington
Demonstrações adicionais fornecidas pelo
Departamento de Demonstrações em Física da
Universidade de Maryland
Esta produção foi possível graças ao
Dr. Gerhard Salinger e a Fundação Nacional de
Ciência
Nossos agradecimentos especiais ao Jearl Walker
por sua assistência durtante a produção desta série
Este material foi desenvolvido com base em trabalho
aprovado pela Fundação Nacional de Ciência sob a
Concessão #MDR-9150092
© 2014 Bennett Glotzer
Todos os Direitos Reservados. Nenhuma parte
desta publicação poderá ser reproduzida ou
transmitida de qualquer maneira ou modo,
eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia,
gravação, ou qualquer gravador de informação ou
sistema de reprodução, sem permissão por escrito
do publicador.
Pedido de autorização para reprodução de
qualquer parte da publicação deverá ser enviado
para: Bennett Glotzer, PO Box 1667, Los Angeles,
CA 90069
C
A P Í T U L O
I N D U Ç Ã O
E L E T R O S T Á T I C A
4 0
Dem.
Demo40-01
40-01
Indução Eletrostática
Electrostatic
Induction / Sinopse
Colocam-se
emisolated
contatometal
duas spheres
esferas are
de metal,
eletricamente,
e uma
Two
electrically
placedisoladas
in contact,
and a charged
barra
carregada
é
aproximada
de
uma
das
esferas,
como
é
mostrado
na
rod is held adjacent to one of the spheres as shown in Figure 1. When the Figura
1. Quando
as esferas keeping
são separadas
e a barra
é mantida
emassua
posição,
spheres
are separated,
the charged
rod in
its position
shown,
they
as esferas
têm cargas
iguais charges,
e opostasascomo
estᆠindicado*.
Isto pode
ser
This is verified
by chargwill
carry equal
and opposite
indicated.
verificado
carregando
e descarregando
um eletrômetro,
tocando-o
comsucas
ing
and discharging
an electrometer
by contacting
it with each
of the balls
esferas, uma de cada vez.
cessively.
Figura
Figure 11
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstrations E-8, Electrostatic Induction, E-9,
Referências
and E-23, Charging Electroscope by Induction.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-11, Induction
*Charging.
Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-8, Electrostatic Induction, e E-9 e E-23,
Charging Electroscope by Induction.
Dem.
Charging.
CFreier
H A e
P Anderson,
T E R 4A
0 Demonstration
: E L E C T RHandbook
O S T A TforI Physics,
C I N D
U CEa-11,
T I O Induction
N
8
C
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
Dem. 40-01
Indução Eletrostática / Argumento
Usaremos um eletroscópio e um par de esferas de metal para mostrar a
indução eletrostática. Se uma das esferas estiver carregada, ela pode defletir a
agulha do eletroscópio.
Agora vamos começar com as duas esferas neutras. Elas são colocadas em
contato uma com a outra. Uma barra carregada negativamente é aproximada
de uma das esferas, sem a tocar. As esferas são separadas e removemos a
barra. Quando uma das esferas toca o eletroscópio, a agulha é defletida.
O que acontecerá se tocarmos o eletroscópio também com a outra esfera?
O eletroscópio volta para zero. As cargas induzidas nas duas esferas são iguais
e opostas.
Esta animação mostra como aparecem as cargas nas duas esferas quando
aproximamos a barra carregada.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
C
Eletroscópio.
Par de esferas de metal em suportes isolados.
Barra de plástico.
Retalho de lã.
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
9
Demo40-02
40-02
Dem.
Metal Rod
Atração
de Attraction
uma Barra Metálica / Sinopse
A charged
rod is heldé close
to a metal
rod which
can rotateque
on pode
a bearing
Uma
barra carregada
aproximada
de uma
barra metálica,
girar stand,
as shown
in Figure
1. mostrado
The charged
rod induces
the opposite
charge
em
um suporte,
como
na Figura
1. A barra
carregada
induzina the
carga
closest
part
of
the
metal
rod,
thereby
introducing
Coulomb
attraction
between
oposta na extremidade mais próxima da barra de metal, causando desta
the two uma
rods,atração
as demonstrated
on the
video.
maneira
coulombiana
entre
as duas barras, como é demonstrado
no vídeo.
Figura 1
Figure 1
10
CC aH pAí Pt Tu El o
I nL dE uC çT ãR oO S ET lA eTtI rC o sI tN áDtUicC aT I O N
R 4 0 : E
Dem. 40-02
Atração de uma Barra Metálica / Argumento
Esta barra de alumínio está sobre um suporte que pode girar livremente.
Vamos carregar positivamente uma barra de plástico, atritando-a com um
pedaço de lã. Quando a barra de plástico é mantida próxima à barra neutra de
metal, esta é atraída e gira na direção do plástico.
Vamos repetir usando uma barra de borracha, que adquire carga negativa
quando é atritada com lã.
A barra de borracha carregada negativamente também atrai a barra neutra de
metal.
Esta animação mostra como as cargas livres na barra de metal são atraídas ou
repelidas pelas duas barras.
Esta separação de cargas dentro do metal faz com que a barra de alumínio seja
atraída por uma barra carregada, de qualquer polaridade.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
C
Barra de alumínio.
Suporte giratório com pouco atrito.
Duas barras plásticas capazes de adquirir cargas opostas.
Retalho de lã.
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
11
Dem. 40-03
Demo 40-03
Eletróforo / Sinopse
Electrophorus
O eletróforo é um aparelho que, uma vez carregado eletricamente, pode
A electrophorus
is vezes
a device
that
can beuma
charged
and used
ser
usado diversas
para
carregar
placaonce
condutora.
Nomany
vídeo,times
um
to
charge
a
conducting
plate.
An
acrylic
electrophorus
sheet
is
charged
negaeletróforo feito com uma folha de acrílico é carregado negativamente por
atrito
tively
by
rubbing
it
with
fur.
A
metal
plate
is
then
placed
on
the
acrylic
com pedaço de lã. A seguir, uma placa de metal é colocada sobre a folhasheet
de
and
grounded
by
touching
it
with
a
grounded
wire.
This
process
charges
acrílico e aterrada, usando-se um fio-terra. Este processo carrega a placa dethe
metal com
plateawith
opposite
to acrílico,
that on the
acrylic
sheet, as
illustrated
metal
cargathe
oposta
à dacharge
folha de
como
é ilustrado
pela
Figura
by
Figure
1,
which
is
taken
from
the
video
graphics.
The
metal
plate
can
1, que foi reproduzida da animação em vídeo. A placa de metal pode ser be
discharged ineperforming
a demonstration
charged
many
more times using
descarregada
carregada novamente
muitasand
vezes
durante
a demonstração,
the same procedure,
with no need to
recharge
the acrylic
sheet because
usando-se
o mesmo procedimento,
sem
necessidade
de recarregar
a folhait de
retains
its
original
charge.
acrílico, porque esta retém sua carga original.
Figura
Figure 1
1
Referências
*† Sutton,
E-10, Electrophorus.
Sutton, Demonstration
DemonstrationExperiments
Experimentsin
inPhysics,
Physics,Dem.
Demonstration
E-10, Electrophorus.
Freier
e Anderson,
A Demonstration
Handbook
for Physics,
Dem.Demonstration
Ea-19, Electrophorus.
Freier
and Anderson,
A Demonstration
Handbook
for Physics,
Ea-19,
Electrophorus.
12
C a p í t u l o 4 0 : I n d u ç ã o E l e t r o s t á t ic a
CHAPTER 40: ELECTROSTATIC INDUCTION
Dem. 40-03
Eletróforo / Argumento
Aqui está um aparelho chamado eletróforo, que gera carga elétrica de uma
forma interessante. Consiste de uma folha de acrílico e de uma placa metálica
redonda, presa a um braço isolante. Se atritarmos o acrílico com um pedaço de
lã, o acrílico vai adquirir carga positiva.
A seguir, a placa metálica é colocada sobre o acrílico.
Um fio aterrado é então encostado à placa de metal. Se agora a placa for tirada
de cima do acrílico e colocada sobre outra placa de metal, aterrada, uma faísca
vai saltar entre as placas. Repetindo o procedimento sem recarregar a folha de
acrílico, podemos obter outra faísca.
E outra.
Como podemos gerar carga continuamente sem recarregar o acrílico?
O eletróforo funciona por indução eletrostática; quando o metal neutro é
colocado sobre o acrílico carregado positivamente, as cargas negativas são
puxadas para a parte de baixo da placa. Isto deixa uma carga líquida positiva
na superfície superior da placa. Quando esta é conectada à Terra, elétrons
trazidos da Terra neutralizam a superfície superior. A placa agora tem uma
carga líquida negativa. A carga positiva ainda está no acrílico e, portanto, o
ciclo pode ser repetido.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
5.
C
Folha de acrílico.
Disco de alumínio de tamanho semelhante ao da folha de acrílico, preso a um cabo isolante.
Retalho de lã.
Placa de alumínio, aterrada.
Fio de aterramento, para ser usado com o eletróforo.
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
13
Demo
40-04
Dem. 40-04
Induction
Generator
Gerador
por
Indução / Sinopse
The
generator
shown
this demonstration
a standard
Wimshurstpadrão,
machine,
O
gerador
usado
nestain
demonstração
é uma is
máquina
de Wimshurst
which
generates
a high
by de
theindução
processcom
of induction
with positive feedque
gera
alta tensão
pelovoltage
processo
retroalimentação
†
The
mechanism
by
which
a
similar
machine,
called
a
“voltage doubler,”
back.
positiva*. No vídeo é explicado em detalhe o mecanismo de funcionamento
works
is explained
in detail
on the video,
using adesequence
animated
graphde
um aparelho
similar,
denominado
“duplicador
tensão”, of
através
de uma
ics, one ofde
which
is shown
in Figure
1. um
Thisdos
generator
a similarna
larger
one
sequência
animação
gráfica,
da qual
quadrosand
é mostrado
Figura
are
used
in
several
of
the
following
demonstrations.
1. Este gerador, e um similar de tamanho maior, são usados em várias das
próximas demonstrações.
Figura 1
Figure 1
Referências
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-26, Toepler-Holtz and
* Sutton,
Demonstration
Wimshurst
Machines. Experiments in Physics, Dem. E-26, Toepler-Holtz and Wimshurst Machines.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-22, Wimshurst
Freier
e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ea-22, Wimshurst Machine.
Machine.
14
C
C aH pAí Pt Tu El Ro 44 00 ::
I nL dE uC çT ãR oO SET lAeTtI rCo sI tNáDt UicC aT
E
I O N
Dem. 40-04
Gerador por Indução / Argumento
Geradores eletrostáticos, como esta máquina de Wimshurst, usam indução
eletrostática para separar cargas positivas e negativas, e podem criar voltagens
muito altas.
Aqui temos uma animação de um tipo muito simples de gerador eletrostático,
conhecido como duplicador de tensão. Um disco de acrílico, com plaquetas de
metal próximas à sua borda, pode girar com o auxílio de uma manivela.
Duas concavidades metálicas envolvem as bordas do disco. Uma barra
metálica tem, em cada ponta, escovas condutoras que fazem contato com duas
das plaquetas, nas posições mostradas.
Suponha que, no início, as duas concavidades tenham uma pequena diferença
de carga, sendo uma mais positiva que a outra. Este desequilíbrio de cargas
induz cargas nas duas placas que estão em contato com as escovas. Quando
o disco gira, as placas perdem o contato com as escovas, cada uma ficando
com uma pequena carga oposta à da concavidade metálica daquele lado. Cada
placa seguinte leva a mesma carga. Quando essas placas alcançam o centro da
concavidade oposta, elas entram em contato com a escova condutora dentro
da concavidade e entregam suas cargas para aquela concavidade.
Quando a carga aumenta nas concavidades, o processo de indução fica mais
forte, deixando mais carga em cada placa e acelerando o processo de carga.
Se prendermos barras de descarga às concavidades, vai passar uma faísca entre
elas, reduzindo as cargas e recomeçando o ciclo.
Lista de Material
Máquina de Wimshurst.
C
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
15
Dem. 40-05
Demo 40-05
Goteira de Kelvin / Sinopse
Kelvin Water Dropper
A goteira de Kelvin gera cargas elétricas em gotas de água através da
The
Kelvin water
dropper
generates electrical
in water
drops ethrough
combinação
de efeitos
triboelétricos,
no início charge
do processo
de carga,
aretroalimentação
combination of positiva,
tribeoelectric
effects
at
the
start
of
the
charging
process, and
como é demonstrado no
† vídeo*. Uma sequência
graphics
followpositive
feedback,após
as demonstrated
in the
gráfica, mostrada
a demonstração
da video.
goteira A
real,
explicasequence
em detalhe
ing
the
demonstration
of
the
actual
water
drop
generator
explains
in
detail
como funciona o equipamento. Um dos quadros da animação é mostrado na
how
the1.device functions, part of which is shown in Figure 1.
Figura
Figura11
Figure
Referências
16
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-25, Kelvin Water Dropper.
†Freier
Sutton,
Demonstration
ExperimentsHandbook
in Physics,for
Demonstration
Kelvin
Water
Dropper.
e Anderson,
A Demonstration
Physics, Dem.E-25,
Ea-14,
Kelvin
Water
Dropper.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-14, Kelvin
Water Dropper.
C
a p í t u l o
CHAPTER
40:
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
ELECTROSTATIC
INDUCTION
Dem. 40-05
Goteira de Kelvin / Argumento
Aqui está uma montagem interessante conhecida como goteira de Kelvin. Ela
gera eletricidade estática a partir da energia de gotas de água que caem.
A água cai dessas duas goteiras, através de anéis de metal, nas latas metálicas
que estão embaixo.
Depois de alguns segundos, existe entre as latas voltagem suficiente para fazer
piscar uma pequena lâmpada de neônio.
Esta animação mostra como funciona o gerador.
Suponha que, no início, exista um pequeno desequilíbrio de cargas entre as
latas. A lata mais positiva está ligada a este anel e a carga positiva no anel atrai
cargas negativas na gota da ponta.
A gota cai, levando a carga negativa para a lata negativa de baixo, aumentando
a carga da lata.
Do outro lado, gotas positivas caem na lata positiva. A carga das duas latas
aumenta, até que a voltagem é grande o bastante para fazer piscar a lâmpada
de neônio.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático “goteira de Kelvin”, construído soldando-se uma vareta de latão na parte
superior de cada uma de duas latas, fazendo um ângulo de 45º, e tendo um anel de latão na
ponta superior. Uma das varetas tem uma pequena lâmpada de neônio, com soquete e um
pequeno fio soldados perto de seu ponto médio.
2. Reservatório que alimenta dois conta-gotas de vidro.
3. Suporte para o reservatório, que mantenha os conta-gotas logo acima dos anéis de latão.
4. Dois parafusos, uma conexão em “T” e a tubulação de borracha necessária para fornecer água
aos conta-gotas.
5. As latas são colocadas sobre placas de parafina para isolá-las eletricamente da base, e arranjadas de forma que as duas varetas de latão se cruzem sem se tocar, com o pequeno fio da
lâmpada próximo à outra vareta, deixando um espaço apropriado para se obter uma faísca.
6. Água.
C
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
17
Demo
40-06
Dem. 40-06
Wooden
Barra de Needle
Madeira / Sinopse
This
one
effect
polarization
water molecules
Este experiment
experimentodemonstrates
demonstra um
efeito
daofpolarização
deofmoléculas
de água in
†
A chargedUm
rodbastão
is heldcarregado
near a wooden
beam that
is mounted
aem
wooden
beam.
uma barra
de madeira*.
eletricamente
é aproximado
on
a
pivot,
as
shown
in
Figure
1.
The
electric
field
of
the
charged
rod
polarda barra, montada em um suporte giratório, como é mostrado na Figura
1. O
izes
the elétrico
charge in
water
molecules
in the abeam.
the electric
field
campo
dothe
bastão
carregado
polariza
carga Because
nas moléculas
de água
da
ismadeira.
non-uniform,
attractive
is exerted
between
the rod and
the polarComo ao net
campo
não é force
uniforme,
há uma
força resultante
atrativa
entre
ized
molecules.
This attractive
force rotates
the wooden
beam
on its
pivot.
o bastão
e as moléculas
polarizadas.
Esta força
atrativa faz
a barra
girar
em seu
suporte.
Figura 1
Figure 1
Referências
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-1, Electric Charges on Solid Separated
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-1, Electric Charges on Solids
After Contact.
Separated after Contact.
Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ea-17, Conductivity of a “Two
and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-17,
byFreier
Four”.
Conductivity of a “Two by Four.”
18
l e t r
CC Ha Ap íPtTuEl Ro 4400: : EI Ln Ed Cu Tç Rã Oo S E
TAT I C
o s t á t ic a
INDUCTION
Dem. 40-06
Barra de Madeira / Argumento
Esta barra de madeira gira livremente sobre um suporte. Quando aproximamos
um bastão de plástico, carregado positivamente, a madeira é atraída, e segue a
barra.
Repetindo a demonstração com um bastão de borracha, carregado
negativamente, temos o mesmo efeito.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Barra de madeira de aproximadamente 2 metros.
Suporte giratório com pouco atrito.
Bastões plásticos capazes de adquirir cargas opostas.
Retalho de lã.
C
a p í t u l o
40:
I
n d u ç ã o
E
l e t r o s t á t ic a
19
C
A P Í T U L O
CAMPOS
ELÉTRICOS
4 1
Demo
41-01
Dem. 41-01
Van de Graaff
Generator
Gerador
de Van
de Graaff / Sinopse
This demonstração
demonstrationilustra
showsa the
operation
of agerador
Van de de
Graaff
Esta
operação
de um
Van generator
de Graaff eand
†
The
operating
generator is
includes
a
discussion
of
how
the
generator
works.
inclui uma discussão sobre o seu funcionamento*. O gerador em operação
in Figure
1 with
streamers
on na
theesfera.
dome.AAparte
majorprincipal
section da
of this
éshown
mostrado
na Figura
1, paper
com fitas
de papel
demonstration
is
an
animated
sequence
explaining
the
operation
of
a
Van
de
demonstração é uma sequência animada, explicando a operação de um
Graaff generator.
gerador
de Van de Graaff.
Figura 11
Figure
Referências
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-27, Van de Graaff Generator.
* Sutton,
Demonstration
in Physics,
Dem.
Van Demonstration
de Graaff Generator.
Freier and
Anderson, AExperiments
Demonstration
Handbook
forE-27,
Physics,
Ec-1, Electrostatic
Freier
e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ec-1, Electrostatic Generator.
Generator.
22
C aH pAí Pt Tu El Ro 44 11 :: EC La EmCp ToRs I CE l Fé ItEr Lic
Do
S
s
Dem. 41-01
Gerador de Van de Graaff / Argumento
Este gerador de Van de Graaff pode ser usado para gerar voltagens muito altas.
Esta animação mostra como funciona o gerador.
Uma correia de borracha passa sobre um par de cilindros que rolam, com o
de baixo ligado a um motor. O cilindro de cima está dentro de uma esfera
lisa de metal, oca. Uma fonte contínua de alta voltagem está conectada a um
pente metálico, situado próximo ao cilindro de baixo; o pente transfere carga à
correia por descarga corona.
Quando a correia penetra na esfera oca, ela passa por outro pente metálico
que está conectado eletricamente com a esfera. A carga é retirada da correia
pelo pente e se move para o exterior da esfera. Como o campo elétrico
dentro da esfera carregada é aproximadamente nulo, o pente pode continuar
a remover carga, mesmo depois de haver uma grande quantidade de carga
na esfera. A voltagem no exterior da esfera continua a crescer, até alcançar a
tensão de ruptura do poder isolante do ar em volta.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático de Van de Graaff. A demonstração consiste principalmente de uma animação, explicando a teoria de funcionamento deste gerador.
2. Fonte CA.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
23
Dem. 41-02
Demo 41-02
Gerador de Van de Graaff com Fitas / Sinopse
Van de Graaff with Streamers
Nesta demonstração, uma série de fitas de papel é colocada em torno da esfera
In this
demonstration
group Quando
of paperela
streamers
are as
positioned
around the
do
gerador
de Van de† aGraaff*.
se carrega,
fitas se estendem
para
When
the
dome
is
charged,
the
streamers
extend
outVan
de
Graaff
dome.
fora, seguindo as linhas de campo elétrico a partir da esfera, como é mostrado
ward,
following
the electric field lines from the dome, as shown in Figure 1.
na
Figura
1.
Figura 1
Figure 1
Referências
24
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ec-3, Lines of Force.
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ec-3, Lines of
CForce.
a p í t u l o 4 1 : C a m p o s E l é t r ic o s
CHAPTER
41:
ELECTRIC
FIELDS
Dem. 41-02
Gerador de Van de Graaff com Fitas / Argumento
Vamos mostrar a forma do campo elétrico em torno desta máquina de Van de
Graaff, usando estas tiras de papel.
Quando a máquina é ligada, a esfera e as tiras adquirem carga elétrica. As
forças eletrostáticas afastam as tiras umas das outras até que elas sigam as
linhas de campo elétrico da esfera.
Uma pessoa em pé sobre uma plataforma isolada, com sua mão sobre a
máquina, mostra um efeito similar.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Gerador eletrostático de Van de Graaff, com fitas de papel leve presas à esfera.
Gerador eletrostático de Van de Graaff sem fitas.
Base elevada, com o máximo possível de isolamento elétrico com relação ao solo.
Fonte CA.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
25
Demo
41-03
Dem. 41-03
Van
de Graaff
and
Gerador
de Van
deWand
Graaff e Bastão / Sinopse
This
illustrates
the difference
the electric
field
Esta demonstration
demonstração ilustra
a diferença
entre obetween
campo elétrico
criado
porcreated
uma
by
a smallesfera
sphere
a sharp
pointcolocadas
held nearpróximas
the domeà of
a Van
pequena
e oand
de that
umaofponta
aguda,
esfera
dede
um
†
The
electric
field
generated
near
a
charged
surface
increases
as
the
Graaff.
gerador de Van de Graaff*. O campo elétrico gerado nas proximidades de
radius
of the surface
becomes
smaller.
of a small
sphere,
theofield
uma superfície
carregada
é maior
se o For
raiothe
da case
superfície
for menor.
Para
builds
up
to
a
point
where
the
breakdown
occurs
in
the
form
of
a
large
caso da esfera, o campo aumenta até se quebrar a rigidez dielétrica do arspark,
e
as
seenuma
in Figure
On the
otheré hand,
theFigura
field in
of theosharp
end
surgir
grande1.faísca,
como
visto na
1.the
Porregion
outro lado,
campo
of
the
wand
quickly
becomes
very
large
as
the
dome
begins
to
charge.
The
na vizinhança da ponta aguda da vara fica muito grande, logo que a esfera air
therefore
downNo
continuously
at a avery
low dielétrica
potential do
difference
between
começa abreaks
se carregar.
segundo caso,
rigidez
ar é quebrada
the
dome and the
wand,
the charge
on the dome
value eata
continuamente,
com
umaand
diferença
de potencial
muitonever
baixarises
entretoaaesfera
which
can occur.
vara, eaalarge
cargaspark
na esfera
nunca aumenta até um valor que possa provocar uma
grande faísca.
Figura11
Figure
†Referências
Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-32, Discharge of Electricity
from a Point.
* Freier
Sutton,and
Demonstration
in Physics,
Dem.
Discharge
of Electricity
Point.
Anderson, AExperiments
Demonstration
Handbook
for E-32,
Physics,
Demonstration
Ec-3,from
Linesaof
Freier
Force.e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ec-3, Lines of Force.
26
CC Ha
A íPtTuEl Ro
p
4411: : ECL aE mC pT oR sI C E lF éI tE rL ic
D So
s
Dem. 41-03
Gerador de Van de Graaff e Bastão / Argumento
Usaremos este gerador de Van de Graaff e um bastão metálico aterrado para
ilustrar a diferença entre uma descarga elétrica usando objetos pontudos ou
arredondados.
Quando o gerador é ligado, as tiras de papel se afastam e seguem a forma do
campo elétrico em torno da esfera.
O bastão é aterrado, e sua ponta redonda é aproximada da esfera. Há pouco
efeito sobre as tiras, até que uma grande faísca salta para o bastão. As tiras se
abaixam por um instante, mas logo se levantam de novo, até a próxima faísca.
Quando aproximamos o lado pontudo do bastão, as tiras se abaixam e
permanecem caídas. A ponta aguda retira a carga sem faíscas visíveis.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático de Van de Graaff, com fitas de papel leve presas à esfera.
2. Vara metálica aterrada eletricamente, com uma pequena esfera em um lado e uma ponta aguda
no outro.
3. Fio longo para aterramento.
4. Fonte CA.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
27
Demo 41-04
Dem. 41-04
Electric Field
Campo Elétrico / Sinopse
This demonstration illustrates the electric fields of a number of different charge
configurations,
including
aos
coaxial
small
disc and
large ring, configurações
parallel plates,de
Esta demonstração
ilustra
campos
elétricos
de diferentes
†
The
field
can
be
seen
by
immersing
small
bits of
an
and
concentric
circles.
carga, incluindo um pequeno disco e um anel grande coaxiais, placas
paralelas
electrically
polarizable material
in “ver”
a liquid
between
the two conductors
e círculos concêntricos*.
Pode-se
o campo,
mergulhando
pequenosunder
study.
Polarization
of
the
charge
in
that
material
causes
the
small
pedaços de um material eletricamente polarizável em um líquido,particles
entre os to
align,
rendering the
visible, asda
seen
in Figure
1 andfaz
oncom
the video.
dois condutores
em electric
estudo. field
A polarização
carga
no material
que as
partículas se alinhem, tornando o campo visível, como é mostrado na Figura 1
e no vídeo.
Figura11
Figure
Referências
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eb-1, Electric
Electrodes.
* Fields
Freier between
e Anderson,
A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eb-1, Electric Fields Between
Electrodes.
H A P T E R
C
28
C
a p í t u l o
41:
41:
E
F
L E C T R I C
C
a m p o s
E
I E L D S
l é t r ic o s
Dem. 41-04
Campo Elétrico / Argumento
Usaremos este aparelho para mostrar a configuração do campo elétrico em
torno de vários objetos carregados.
As partículas suspensas no fluido dentro desta câmara se alinham na presença
de um campo elétrico externo. O alinhamento mostra as linhas do campo
elétrico.
Colocando este pequeno cilindro metálico no alto da câmara e carregando-o
com esta pistola, obtemos esta forma para o campo elétrico em torno do
cilindro.
Aqui vemos a forma do campo elétrico entre um par de placas metálicas
paralelas, uma positiva e a outra negativa.
Este é o campo entre dois condutores circulares de cargas opostas. Note a
ausência de campo elétrico dentro do condutor interno.
Lista de Material
1. Equipamento para demonstração de campo elétrico.
2. Retroprojetor e tela.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
29
Demo 41-05
Dem. 41-05
Lightning Rod
Para-Raios / Sinopse
The purpose of a lightning rod is to avoid lightning by continuously dischargingobjetivo
the clouds
above
the lightning
before
the charge can
build up and
O
de um
para-raios
é evitarrod
raios,
descarregando
continuamente
as
†
lightning
being
a sharp
point, creates
a large
local eleccause lightning.
nuvens
acima deleA antes
que rod,
a carga
possa
se acumular
e provocar
o raio*.
O
tric
field
in
the
same
way
as
the
wand
of
Demonstration
41-03,
thus
dischargpara-raios, tendo uma ponta aguda, cria um campo elétrico local, da mesma
ing theque
clouds
at metálica
a relatively
potential. The
video
shows lightning
created
forma
a vara
da low
Demonstração
41-03,
e descarrega
as nuvens
by
a
large
Wimshurst
machine
discharging
to
a
house.
As
the
grounded
lightem um potencial relativamente baixo. O vídeo mostra raios criados por uma
ning rod
is raiseddefrom
the center
of the
as seen in
1, the charge
grande
máquina
Wimshurst,
caindo
emhouse,
uma maquete
deFigure
casa. Quando
o
is
collected
at
a
low
potential,
and
the
lightning
discharge
ceases.
para-raios aterrado sobe do centro da casa, como é visto na Figura 1, a carga é
coletada em um potencial baixo e cessa a descarga de raios.
Figura 11
Figure
Referências
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eb-7, Lightning
Rod.
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eb-7, Lightning Rod.
30
CHAPTER 41: ELECTRIC FIELDS
C a p í t u l o 4 1 : C a m p o s E l é t r ic o
s
Dem. 41-05
Para-Raios / Argumento
Usaremos esta maquete de casa e um gerador eletrostático de alta voltagem
para demonstrar como funciona um para-raios.
Um lado do gerador está ligado a uma bola de metal, dentro da chaminé.
Esta barra fina também está eletricamente ligada ao mesmo lado do gerador.
O outro lado do gerador está preso a esta esfera de cobre, que simula uma
nuvem carregada na atmosfera.
Quando o gerador é acionado, com o para-raios abaixado, grandes faíscas
caem sobre a chaminé.
Quando a barra é suspensa, as faíscas param.
Quando o para-raios é abaixado, as faíscas recomeçam.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático de Toepler-Holtz**.
2. Maquete de casa, tendo na ponta de seu telhado um para-raios que pode ser suspenso ou baixado remotamente e uma chaminé com um ponto de contato metálico; fiação necessária para
conectar a chaminé e o para-raios a um dos terminais do gerador.
3. Modelo de nuvem: uma esfera de latão com corrente e gancho, suspensa a uma distância apropriada da chaminé, e ligada ao outro terminal do gerador.
4. Duas garrafas de Leyden grandes, conectadas ao gerador, maximizam o efeito, aumentando
muito a diferença de potencial antes de produzir o raio.
** N. T.: equivale à máquina de Wimshurst.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
31
Demo 41-06
Pinwheel
Dem. 41-06
Cata-Vento / Sinopse
A pinwheel is the electrostatic version of a water sprinkler, as shown in Figure
1, but it works in a very different way.† This demonstration is often incorrectly
explained using the rocket principle, suggesting that the motion of the pinEste cata-vento é a versão eletrostática do irrigador de jardim, como é mostrado
wheel is a reaction to the motion of the electrons leaving the tips of the pinna Figura 1, mas funciona de uma forma bem diferente*. Esta demonstração
wheel, much the same as the water sprinkler.
muitas vezes é explicada incorretamente usando o princípio do foguete, onde
se sugere que seu movimento é uma reação ao movimento dos elétrons que
Electrons from the generator leave the pinwheel at the points, just as in Demsaem de suas pontas, em analogia com o irrigador.
onstrations 41-03 and 41-05 above. This charge then collects on the adjacent
air molecules, creating a large cloud of gas charged the same as the tips of the
Elétrons do gerador escapam do cata-vento pelas pontas, como nas
pinwheels. The electrostatic repulsion between the charged tips of the pinDemonstrações 41-03 e 41-05. Esta carga se acumula nas moléculas de ar
wheel and the
charged
gas then
adjacentes,
criando
umaclouds
grandeofnuvem
de propels
gás que the
tempinwheel.
a mesma carga que as
pontas. A repulsão eletrostática entre as pontas carregadas e as nuvens de gás
carregadas com carga do mesmo sinal é que provoca a rotação do cata-vento.
Figura 11
Figure
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-38, Electric Reaction Wheel.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eb-10,
Referências
Electrostatic Pinwheel.
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-38, Electric Reaction Wheel.
CHAPTER 41: ELECTRIC FIELDS
Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eb-10, Electrostatic Pinwheel.
32
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
Dem. 41-06
Cata-Vento / Argumento
Vamos colocar este cata-vento em cima de um gerador de Van de Graaff e ligar
o gerador.
A alta voltagem do gerador provoca descargas corona nas pontas do catavento. As descargas ionizam o ar das proximidades que, então, repele
fortemente a ponta, fazendo o conjunto girar.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático de Van de Graaff.
2. Cata-vento.
3. Suporte em agulha para o cata-vento.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
33
Demo
41-07
Dem. 41-07
Point
Candle
Vela eand
Agulha
/ Sinopse
This
calledchamada
“electric“vento
wind,”elétrico”,
uses an electrical
Nestademonstration,
demonstração,sometimes
algumas vezes
usa-se a discharge
from
a point
blow
a candle
flame as
shownde
in uma
Figure
1.† como
This effect
descarga
elétrica
de to
uma
ponta
para apagar
a chama
vela,
isé due
to
Coulomb
repulsion
or
attraction
between
the
charge
of
the
mostrado na Figura 1*. Este efeito é devido à repulsão ou atração point and
the
positive ions
in athe
flame.
coulombiana
entre
carga
da ponta e os íons positivos na chama.
Figura11
Figure
Referências
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-37, “Electric Wind.”
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-37, Electric Wind.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eb-3, Electric
Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eb-3, Electric Wind.
Wind.
34
CH
a pA íPt TuEl Ro 44 11 :: EC LaEmCpToRs I CE lFé ItErLic
C
D So
s
Dem. 41-07
Vela e Agulha / Argumento
Usaremos esta ponta fina, ligada a um gerador eletrostático de alta voltagem,
para mostrar a descarga corona.
Ligando a ponta ao gerador, a descarga corona resultante sopra a chama para
o lado.
Lista de Material
1. Gerador eletrostático de Toepler-Holtz, com um terminal em ponta bem aguda projetando-se
horizontalmente.
2. Vela em uma base longa e isolante.
3. Fósforos ou similar.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
35
Demo41-08
41-08
Dem.
FaradaydeCage
Gaiola
Faraday / Sinopse
This demonstração
demonstration ilustra
illustrates
law: othe
electric
field inside
a conductEsta
a leiGauss’
de Gauss:
campo
elétrico
no interior
de uma
†
is inductively
charged by
holding
ing surfacecondutora
must be zero.
superfície
deve An
ser electroscope
nulo*. Um eletroscópio
é carregado
por
indução,
a
charged
rod
a
few
inches
above
the
plate
on
the
top
of
the
electroscope,
as
quando se segura uma barra carregada algumas polegadas acima da placa no
seendo
in eletroscópio,
Figure 1. When
the éscreen
is placed
over the
electroscope,
thetela
elecalto
como
mostrado
na Figura
1. Se
uma grade de
for
troscope
is
shielded
from
the
charged
rod,
and
feels
no
electric
field
when
the
colocada sobre o eletroscópio, ele fica blindado com relação à barra carregada,
rod is moved
close to
the electroscope
echarged
não é afetado
pelo campo
elétrico
das cargas plate.
quando a barra se aproxima da
placa.
Figura
Figure 1
Referências
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-30, Absence of Electric Field
within a Closed Conductor.
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-30, Absence of Electric Field within a
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-20, Shielded
Closed Conductor.
Electroscope.
Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ea-20, Shielded Electroscope.
36
CHAPTER 41: ELECTRIC FIELDS
C a p í t u l o 4 1 : C a m p o s E l é t r ic o
s
Dem. 41-08
Gaiola de Faraday / Argumento
Usaremos este eletroscópio para mostrar que campos elétricos são afetados por
uma blindagem metálica condutora.
Se uma barra carregada positivamente é aproximada do eletroscópio, o campo
elétrico da barra atrai cargas negativas para a sua parte superior.
Isto deixa, na parte inferior, uma carga líquida positiva, que deflete o ponteiro.
Vamos colocar esta grade metálica aterrada sobre o eletroscópio e repetir a
demonstração.
O que acontece quando aproximamos a barra carregada?
Não há nenhuma deflexão. O campo elétrico da barra carregada não pode
penetrar a blindagem metálica.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Eletroscópio.
Barra de plástico.
Retalho de lã.
Grade em tela metálica, de geometria e tamanho adequados para cobrir o eletroscópio.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
37
Demo 41-09
Dem. 41-09
Faraday Ice Pail
Balde de Faraday / Sinopse
This demonstration shows that the charge on a conductor resides on the out†
side
ofdemonstração,
the conductor o
using
the classical
Faraday
ice paildeexperiment.
A regular
Nesta
experimento
clássico
do balde
gelo de Faraday
é
old
mop
bucket,
isolated
charged se
to situa
a highnopotential
using aUm
usado
para
mostrar
que afrom
cargaground,
em umiscondutor
seu exterior*.
Wimshurst
machine.
Charge
is then
“scraped” por
off the
of the
pail using
balde de metal,
isolado
da terra,
é carregado
umaoutside
máquina
de Wimshurst,
small
conducting
and Adeposited
on anrecolhida
electrometer,
causingdothe
elecaté atingir
um altospheres
potencial.
carga é então
do interior
balde,
trometer
to
deflect
and
thus
indicating
the
presence
of
charge
on
the
outside
usando pequenas esferas condutoras, e depositada em um eletrômetro, que
of
thesepail,
as seen
in Figure
1. When
a similar
is useddo
to balde.
scrape
não
deflete,
e portanto
indica
a ausência
de procedure
carga no interior
charge
off
the
inside
of
the
bucket,
it
is
found
that
no
charge
is
obtained,
thus
Quando um procedimento similar é usado para recolher carga do exterior
demonstrating that the charge resides on the outside of the conductor.
do balde, observa-se a deflexão do eletrômetro, como é visto na Figura 1,
demonstrando assim que a carga se situa na parte externa do condutor.
Figura11
Figure
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstrations E-13, Electrostatic Induction—
Referências
Faraday’s Ice-pail Experiment, and E-28, Location of Charge on Insulated Hollow Conductors.
Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ea-7, Charges on
* Conductors.
Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dems. E-13, Electrostatic Induction – Faraday’s
Ice Pail Experiment, e E-28, Location of Charge on Insulated Hollow Conductors.
e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ea-7, Charges on Conductors.
CFreier
H A P T E R 4 1 : E L E C T R I C F I E L D S
38
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
Dem. 41-09
Balde de Faraday / Argumento
Usaremos esta máquina de Wimshurst, que é um gerador eletrostático e
produz aproximadamente cem mil volts, para introduzir carga neste balde
metálico.
Agora que o balde está carregado, usaremos esta esfera metálica, na ponta de
uma barra de plástico, para descobrir a distribuição de carga.
Onde encontraremos a carga: na superfície interna do balde, na superfície
externa, ou nas duas?
Tocando com a esfera o interior do balde e depois o eletroscópio, vemos que
não há carga na superfície interna do balde.
Tocando o exterior do balde e em seguida o eletroscópio, vemos que toda a
carga está na superfície externa.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Gerador eletrostático de Wimshurst.
Base isolante para o balde.
Balde galvanizado.
Corrente com uma laçada em uma ponta e uma esfera na outra, para transferir carga do gerador
para o balde.
5. Bastão isolante com um gancho na ponta, para manipular a corrente sem descarregar o balde.
6. Segundo bastão isolante com uma esfera de metal, para servir de sonda.
7. Eletroscópio.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
39
Demo 41-10
Smoke Precipitation
Dem. 41-10
Precipitação de Fumaça / Sinopse
If an electrical discharge is created within a confined volume of smoke, the
smoke particles will develop a net charge. If a plate of the opposite charge
exists
theelétrica
chargedforsmoke
particles
willde
beum
drawn
to that
plate, precipiSe umanearby,
descarga
produzida
dentro
volume
confinado
de
†
device
usingcarga.
this idea,
shown
in Figureexistir
1, is
tating
theassmoke
on the
plate. Airão
fumaça,
partículas
de fumaça
adquirir
Se nas
proximidades
called
an
electrostatic
smoke
precipitator.
uma placa com a carga oposta, as partículas carregadas serão carreadas para a
placa, precipitando a fumaça*. Um equipamento que usa esta idéia é mostrado
Electrostatic
precipitators,
called electrostatic
scrubbers, are
na Figura 1. smoke
Aparelhos
como esse,sometimes
em geral chamados
de precipitadores
commonly
used
cleaning
thea air
from industrial
smoke stacks.
eletrostáticos,
sãoinusados
para
purificação
do ar esfumaçado
em instalações
industriais.
Figura 1
Figure 1
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eb-12,
Referências
Electrostatic Precipitator.
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eb-12, Electrostatic Precipitator.
H A P T E R 4 1 : E L E C T R I C F I E L D S
C
40
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
Dem. 41-10
Precipitação de Fumaça / Argumento
É comum o uso de precipitadores eletrostáticos para remover poluentes da
fumaça industrial, antes que ela se espalhe na atmosfera.
Para mostrar este efeito, usaremos este tubo acrílico, com um condutor
metálico em cada ponta, ligado a um gerador eletrostático.
Colocamos fumaça na câmara, com cada condutor ligado a um lado do
gerador.
A alta voltagem gerada precipita as partículas no tubo.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Tubo de precipitação de fumaça.
Fio elétrico, com presilhas “jacaré” nas duas pontas.
Fonte de fumaça (ver Demonstração 29-07).
Gerador eletrostático de Wimshurst.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
41
Demo
41-11
Dem. 41-11
Electron
Discharge
Tube with
Tubo
de Descarga
Elétrica
com Wheel
Roda / Sinopse
An electrical discharge inside a low-pressure tube can be used to roll a small
Pode-se usar uma descarga elétrica produzida dentro de um tubo de baixa
paddlewheel along a track, illustrated in Figure 1. The device, formed by
pressão para fazer rolar uma pequena roda com pás ao longo de um trilho,
an axle with four small mica paddles, rotates in the direction of the electron
como é †mostrado na Figura 1. O dispositivo, formado por um eixo com quatro
motion. When the direction of the discharge is reversed, the rotation of the
pás de mica, rola na direção do movimento dos elétrons*. Quando a direção da
paddlewheel
reverses.
descarga
é invertida,
o movimento da roda com pás se inverte.
Figura 1
Figure 1
Referências
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Ep-9,
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Ep-9, Paddlewheel.
Paddlewheel.
42
C
C aH pA í Pt Tu El Ro 44 11 :: EC La Em Cp To Rs I CE l Fé It Er LicD oS s
Dem. 41-11
Tubo de Descarga Elétrica com Roda / Argumento
Os elétrons em movimento têm momento, como qualquer partícula. Usaremos
este tubo de descarga para mostrar este fato.
O tubo está sob vácuo; ele tem um eletrodo em cada ponta e um cata-vento
com pás de mica, que pode girar livremente.
Ligando esta fonte de alta tensão, enviamos um feixe de elétrons através do
tubo, e os elétrons, colidindo com as pás, fazem a roda girar pelo tubo.
Invertendo a tensão, a roda inverte o sentido do seu movimento.
Lista de Material
1. Tubo de Crooke, com uma roda com pás fluorescente e um trilho horizontal, e o suporte do
tubo.
2. Fios elétricos apropriados.
3. Bobina de indução, com chave de reversão.
4. Eliminador de pilhas.
C
a p í t u l o
41:
C
a m p o s
E
l é t r ic o s
43
C
4 2
A P Í T U L O
R E S I S T Ê N C I A
C I R C U I T O S
E
D E
C O R R E N T E C O N T Í N U A
Dem. 42-01
Resistência de Fios / Sinopse
Demo 42-01
Resistance Wires
A resistência de um fio é diretamente proporcional ao seu comprimento e
à sua resistividade, e inversamente proporcional à sua área transversal*. Os
The resistance
of a wire is
directly
proportional
to itsser
length
and its nesta
resistivity,
efeitos
do comprimento,
área
e resistividade
podem
observados
†
The na
effect
of length,
area, andRresistivity
and inversely proportional
to its area.
demonstração,
com a montagem
mostrada
Figura
1. A resistência
é
are
shown
in
this
demonstration,
which
is
seen
in
Figure
1.
The
resistance
deduzida medindo-se a corrente I em cada fio, quando a mesma voltagem VR é
is deduced
by measuring
thea current
I -in each wire when the same voltage V
aplicada
a cada
fio, usando
lei de Ohm:
is individually applied to each wire, using Ohm’s law:
V
R = RV/I
= ####
I
Figura 1
Figure 1
Referências
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dem. E-175, Dependence of Resistance on Length
and Area of Conductor.
46
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-175, Dependence of
CResistance
a p í t u l on
o Length
4 2 : and
R e sArea
i s tofê Conductor.
n ci a e C i r c u i t o s
de
Corrente ...
Dem. 42-01
Resistência de Fios / Argumento
Estes cinco fios têm diferentes resistividades, diâmetros e comprimentos.
Vamos aplicar uma tensão constante a cada um e medir a corrente que flui
através deles.
Este fio do centro, marcado C, será a base para todas as comparações.
Cada um dos outros fios difere de C em apenas um aspecto. Aqui vemos a
corrente em C com tensão constante de 6 volts.
O fio A é idêntico ao C em diâmetro e comprimento, mas é feito de um
material diferente.
Esta é a corrente que flui através de A com 6 volts.
O fio B é feito do mesmo material que C e tem o mesmo comprimento, mas o
dobro do diâmetro. Esta é a corrente em B com 6 volts.
Os fios D e E são do mesmo material que C e do mesmo diâmetro, mas D tem
a metade do comprimento e E tem um quarto do comprimento de C. Esta é a
corrente em D.
Esta é a corrente em E.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Placa vertical com cinco fios de resistividades, diâmetros e comprimentos diferentes.
Bateria.
Amperímetro.
Fios elétricos apropriados.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 47
Dem. 42-02
Lei de Ohm / Sinopse
Demo
42-02
Demo
42-02
Demo
42-02
Ohm’s
Law
Ohm’s
Law
Ohm’s
Law
A lei de Ohm especifica a relação entre a voltagem V, a corrente I e a
resistência R para um elemento de circuito resistivo:
Ohm’s
lawlaw
specifies
thethe
relationship
between
thethe
voltage
V-,V-,
thethe
current
I-, I-,
Ohm’s
law
specifies
the
relationship
between
the
voltage
V-,
the
current
I-,
Ohm’s
specifies
relationship
between
voltage
current
and
resistance
-for aa resistive
resistive circuit
circuit element:
element:
and
resistance
RR -for
and
resistance
VR -for a resistive circuit element:
R = ####
I
I-R
VV ==VI-R
= I-R
As
thethe
voltage
across
resistor
raised,
the
current
increases
linearly
thethe
As
the
voltage
across
resistor
isisentre
raised,
current
increases
as
the
Quando
se
aumenta
aaavoltagem
as the
extremidades
de um linearly
resistor,
aas as
As
voltage
across
a resistor
is raised,
the
current
increases
linearly
†† †
voltage,
as
shown
in
Figure
1.
The
equipment
used
is
shown
in
Figure
2.
corrente
aumenta
linearmente
aequipment
voltagem,
como
Figura
voltage,
as
shown
in Figure
1. com
TheThe
used
iséshown
in Figure
2. 2.1*.
voltage,
as shown
in Figure
1.
equipment
used
ismostrado
shown
innaFigure
A montagem usada é mostrada na Figura 2.
C
o
r
r
e
n
t
e
Voltagem
Figura
Figure
Figure
111 1
Figure
Figura
Figure
Figure
222 2
Figure
Referências
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eo-1, Ohm’s Law.
48
a† pFreier
ít
u and
lAnderson,
o Anderson,
4 2 : AARDemonstration
e
i s t ê n ciHandbook
a Handbook
e C i for
r
u iPhysics,
t o sDemonstration
d
e C o r rEo-1,
en
tOhm’s
e Ohm’s
. . Law.
.Law.
Freier
and
Anderson,
Demonstration
Handbook
forcfor
Physics,
Demonstration
Eo-1,
Ohm’s
††CFreier
and
Physics,
A sDemonstration
Demonstration
Eo-1,
Law.
Dem. 42-02
Lei de Ohm / Argumento
Usaremos este resistor e esta bateria para mostrar a relação entre tensão e
corrente num condutor. Ligando a bateria aqui, aqui, ou aqui, poderemos
obter 2, 4 ou 6 volts da bateria.
Vamos aplicar cada uma destas tensões a este resistor e, em cada caso, medir a
corrente que passa, usando este amperímetro.
Esta é a corrente com 2 volts.
Esta é a corrente com 4 volts.
Esta é a corrente com 6 volts.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
5.
Reostato.
Bateria.
Voltímetro.
Amperímetro.
Fios elétricos apropriados.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 49
Demo
42-03
Dem. 42-03
Heated
Wire / Sinopse
Fio Aquecido
This
demonstration ilustra
showsothat
of iron increases
its temperaEsta demonstração
fatothe
de resistance
que a resistividade
do ferroas
aumenta
†
ture
increases.
As
a
coil
of
iron
wire,
in
series
with
a
light
bulb,
is
heated,
com sua temperatura*. Uma bobina de fio de ferro está ligada em série
com
its
resistance
increases.
The
voltage
across
the
coil
therefore
increases,
so
uma lâmpada, como é visto na Figura 1. Quando se aquece a bobina, sua the
voltage
across
the light
bulb
decreases,através
and the
becomes
dimmer,
as
resistência
aumenta;
então
a voltagem
dabulb
bobina
aumenta,
a voltagem
shown
1. Iron
has ea apositive
temperature
coefficient
of resistance,
através in
daFigure
lâmpada
diminui
lâmpada
fica mais fraca.
O coeficiente
de as
do
most conductors.
temperatura
da resistividade para o ferro é positivo, como é o caso para a
maioria dos condutores.
Figura 11
Figure
Referências
E-163, Effect
of Temperature
on Resistance,
†* Sutton,
Sutton, Demonstration
Demonstration Experiments
Experimentsin
inPhysics,
Physics,Dems.
Demonstrations
E-163,
Effect of Temperature
on
e Resistance,
E-164.
and E-164.
50
C aH pAí Pt uT lEoR 4422: : RRe sE iSs ItSê Tn AciNaC Ee C
A iNr Dc u D
i tC
o s CdI eR CCUo IrTr Se n t e . . .
Dem. 42-03
Fio Aquecido / Argumento
Este fio de ferro, em série com esta pequena lâmpada, será usado para mostrar
o efeito do aquecimento sobre a resistência de um material.
Uma corrente passa pelo fio e pela lâmpada, e esta brilha intensamente.
Quando acendemos uma chama embaixo do fio, a corrente diminui e a luz da
lâmpada fica mais fraca.
Lista de Material
1. Lâmpada pequena, ligada em série com uma bobina de fio de ferro. A bobina é colocada em
uma base isolante e situada logo acima de um aquecedor a gás, que aquece ao mesmo tempo
a maior parte da bobina.
2. Eliminador de pilhas.
3. Amperímetro.
4. Fios elétricos apropriados.
5. Tubulação de borracha.
6. Gás natural.
7. Fósforos ou similar.
8. Fonte CA.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 51
Demo
42-04
Dem. 42-04
Cooled
Wire / Sinopse
Fio Esfriado
This
shows othat
of copperdo
decreases
as its temEsta demonstration
demonstração ilustra
fatothe
deresistance
que a resistividade
cobre diminui
†
As a cai*.
coil of
copper wire,
series
with
light bulb,líquido
is
perature
decreases.
quando sua
temperatura
Esfriando-se
emin
um
banho
deanitrogênio
cooled
in
a
liquid
nitrogen
bath,
its
resistance
decreases.
The
voltage
across
uma bobina de cobre, ligada em série com uma lâmpada, a resistência da
the
coil diminui.
thereforeAdecreases,
so the voltage
across
thediminui,
light bulb
bobina
voltagem através
da bobina
então
e aincreases,
voltagemand
the
bulb
becomes
brighter,
as
shown
in
Figure
1.
Copper
has
a
positive
tematravés da lâmpada aumenta, fazendo com que a lâmpada fique mais brilhante.
perature
resistance,naasFigura
do most
conductors.
Parte da coefficient
montagem of
é mostrada
1. O
coeficiente de temperatura
da resistividade é positivo para o cobre, como é o caso para a maioria dos
condutores.
Figura11
Figure
Referências
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eg-4, Temperature Dependence
†ofFreier
and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eg-4,
Resistance.
Temperature Dependence of Resistance.
52
i tCo s C dI eR CCUoI rTrSe n t e . . .
CC Ha pA í Pt Tu El oR 44 22: : RRe Es iS sI tSêTnAciN aC Ee AC Ni rDc uD
Dem. 42-04
Fio Resfriado / Argumento
Usaremos esta bobina de fio de cobre, em série com esta lâmpada, para
mostrar o efeito do resfriamento sobre a resistência elétrica.
Vamos passar uma pequena corrente elétrica pela bobina e pela lâmpada, que
vai brilhar fracamente.
Quando a bobina é resfriada com nitrogênio líquido, o brilho da lâmpada
cresce visivelmente.
Lista de Material
1. Bobina de fio fino de cobre, ligada em série com uma lâmpada de 6 volts, montada nos lados
opostos de um isolante.
2. Eliminador de pilhas.
3. Nitrogênio líquido.
4. Fonte de tensão CA.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 53
Dem. 42-05
Demo
42-05
Modelo para
o Movimento
dos Elétrons / Sinopse
Electron
Motion
Model
This
demonstration usa
usesmodelos
models de
of electron
motion
illustrate
two
types
Esta demonstração
movimento
dos to
elétrons
para
ilustrar
†
of
electron
current.
If electrons
are Se
accelerated
across
a potential por
difference
dois
tipos de
corrente
de elétrons*.
os elétrons
são acelerados
uma
through
vacuum,
theyno
will
continue
as theyacelerados
move, similar
to the
diferençaa de
potencial
vácuo,
eles to
sãoaccelerate
continuamente
durante
o
case
of smallde
spheres
rolling
unimpeded
down
an inclined
plane.
the other
movimento,
maneira
similar
a pequenas
esferas
que rolam
paraOn
baixo
em
hand,
in a inclinado
resistive medium,
such as
a wire,
conduction
electrons
interact
um plano
sem barreiras.
Por
outro the
lado,
em um meio
resistivo,
tal
with
around
the atoms
of the com
wire,oslimiting
thedos
speed
with
comothe
umatomic
fio, oselectrons
elétrons de
condução
interagem
elétrons
átomos
which
electrona current
moves.
cana be
simulated
by spheres
rollingIsto
do fio, the
limitando
velocidade
comThis
a qual
corrente
de elétrons
se move.
down
an inclined
in which esferas
a large number
of para
nails baixo
have been
randomly
pode ser
simuladoplane
por pequenas
que rolam
em outro
plano
inserted,
shown
in Figure
1. aleatoriamente um grande número de pregos,
inclinado,asno
qual foi
inserido
como é mostrado na Figura 1.
Figura 11
Figure
Referências
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstration Eg-1, Model of
* Resistance.
Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dem. Eg-1, Model of Resistance.
54
C
R 4422: : RRe Es iS sI tSêTnAci
N aC Ee AC Ni rDc uD
IR
CH
a pAí Pt T
u lE o
i tCo s C d
e CCUoI rT rS e n t e . . .
Dem. 42-05
Modelo para o Movimento dos Elétrons / Argumento
Quando os elétrons estão livres no vácuo, seu movimento é diferente do que
ocorre dentro de um material, como um metal.
Usaremos estas esferas de aço para representar os elétrons e mostrar as
diferenças entre as duas situações.
Para representar o movimento dos elétrons no vácuo na presença de um
campo elétrico, usaremos uma tábua com molduras laterais.
Esta tábua tem vários pregos na superfície, representando os átomos num
metal. Quando colocamos as esferas e inclinamos a tábua como antes, as
colisões com os pregos retardam as esferas, da mesma forma que as colisões
com os átomos retardam o movimento dos elétrons através do metal.
Lista de Material
1. Modelo para vácuo e arranjo atômico, feito dividindo-se uma tábua quadrada ao meio, colocando paredes retangulares nos lados e inserindo uma quantidade considerável de pregos em
uma das seções.
2. Dobradiça.
3. Um grande número de pequenas esferas de aço.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 55
Demo
42-06
Dem. 42-06
Demo
42-06
Series/Parallel
Resistors
Resistores
em Série
e em Paralelo / Sinopse
Series/Parallel
Resistors
This demonstração
demonstrationusa
illustrates
the difference
between
the currents
and the
voltEsta
os circuitos
da Figurabetween
1 para ilustrar
a diferença
entre
This
demonstration
illustrates
the
difference
the
currents
and
the
voltages
in seriese and
parallel
resistor
circuits
using
the circuits
shown
in Figure
as
entre
as tensões,
emcircuits
circuitos
resistivos
em série
e em
† correntes
ages
in series
and
parallel
resistor
using
thesame
circuits
shown
in paralelo*.
Figure
When
two
resistors
are
in
series
(Figure
2),
the
current
must
flow
1.
†
Quando
dois
resistores
são
ligados
em
série
(Figura
2),
a
mesma
corrente
When
two
resistors
are
in
series
(Figure
2),
the
same
current
must
flow
1.
through
both,dos
so the
voltage
of the
circuit
is divided
betweené them,
andentre
less
passa
através
doisvoltage
resistores;
então,
a tensão
do circuito
dividida
through
both,will
so the
ofother
the
circuit
iswhen
divided
between
them,
and
less
total
current
flow.
On
the
hand,
the
two
resistors
are
in
paraleles, current
e a corrente
total On
é menor.
Por hand,
outro lado,
dois
resistores
total
will
flow.
other
whenquando
the
resistors
are inestão
paral-in
lel (Figure
3),
each
has
thethe
entire
voltage
across
it,tensão
sotwo
separate
currents
flow
ligados
em
paralelo
(Figura
3),
cada
um
recebe
a
total;
então,
a flow
lel
(Figure
3),
each
has
the
entire
voltage
across
it,
so
separate
currents
in
each, andsethe
totalao
current
ispor
twoeles,
times
the
currenttotal
through
a single
resistor.
corrente
divide
passar
e
a
corrente
é
igual
ao
dobro
da
each, and the total current is two times the current through a single resistor.
corrente que passa por cada resistor.
Figure 1
Figura11
Figure
Figure 2
Figura22
Figure
Figura 33
Figure
Figure 3
Referências
† Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Demonstration E-177, Resistors in Parallel and
†*Sutton,
Sutton,
DemonstrationExperiments
Experimentsin
inPhysics,
Physics,Dem.
Demonstration
E-177,inResistors
Parallel
and
in Series.
Demonstration
E-177, Resistors
Parallel in
and
in Series.
in Series.
56
C aHpAí tP uT lEoR 4422: : RRe sE iSs ItSê Tn AciNaC Ee C
AND DC CIRCUITS
ircuitos de Corrente ...
CC H
APTER 42: RESISTANCE AND DC CIRCUITS
Dem. 42-06
Resistores em Série e em Paralelo / Argumento
Vamos conectar estes dois fios resistivos idênticos em três configurações
diferentes e aplicar a mesma voltagem em cada caso.
Este amperímetro vai medir a corrente que flui através de cada configuração.
Esta é a corrente que flui por um único fio, com 6 volts aplicados.
Se conectarmos os dois fios em paralelo, que corrente irá fluir?
O valor da corrente será o dobro da que passa por um único fio.
Se ligarmos os fios em série, que corrente vai fluir?
Agora temos apenas metade da corrente que passaria por um só fio.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Dois fios idênticos e de mesmo comprimento, presos a um suporte vertical.
Bateria.
Amperímetro.
Fios elétricos apropriados.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 57
Dem. 42-07
Demo
42-07
Lâmpadas em Série
em Paralelo / Sinopse
Series/Parallel
LighteBulbs
Esta demonstração
a diferença
entre circuitos
sérieand
e em
paralelo,
This
demonstration ilustra
illustrates
the difference
betweenem
series
parallel
circuits
usando
lâmpadas*.
Lâmpadas
paraleloacross
em um
circuito
110V
CA brilham
using
light
bulbs.† Light
bulbs em
in parallel
a 110
VAC de
circuit
glow
with
com sua
intensidade
outro
lado,
lâmpadas
série
em um
their
normal
intensity.normal.
On thePor
other
hand,
light
bulbs inem
series
across
a 110
circuito
de 110V
repartem
a tensão
entrebecome
si, e pordimmer
isso brilham
menos as
que
VAC
circuit
must CA
share
the voltage,
so both
than normal,
o normal,
vistoinno
vídeo1.e na Figura 1.
seen
in thecomo
videoé and
Figure
Série
Paralelo
Figura 11
Figure
Referências
Anderson,
A Demonstration
Handbook
forfor
Physics,
Dem.
Eh-1, Series Eh-1,
and Parallel
Light
†* Freier
Freier eand
Anderson,
A Demonstration
Handbook
Physics,
Demonstration
Series and
Bulbs.
Parallel Light Bulbs.
58
C aH pAí Pt uT lE oR 4422: : RRe Es iSsItSêTnAciN aC Ee AC Ni rDc uD
R CCUoI rTrSe n t e . . .
i tCo s C dI e
Dem. 42-07
Lâmpadas em Série e em Paralelo / Argumento
Aqui temos três lâmpadas. Vamos ligar a primeira lâmpada a uma tomada
doméstica, e depois colocar as outras duas em paralelo com a primeira, uma
de cada vez.
O brilho das lâmpadas permanece constante quando cada lâmpada é
acrescentada.
Agora vamos ligar a primeira lâmpada novamente, e depois colocar as outras
duas em série com a primeira, uma por uma. Como irá variar o brilho das
lâmpadas?
O brilho enfraquece cada vez que é acrescentada uma lâmpada.
Lista de Material
1. Três lâmpadas, com bocais e conexões com pinos “banana”, montadas em paralelo, em um
suporte com cabo de força.
2. Três lâmpadas, com bocais e conexões com pinos “banana”, montadas em série, em um suporte com cabo de força.
3. Fios elétricos apropriados.
4. Tensão CA.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 59
Dem. 42-08
Demo
Demo 42-08
42-08
Ponte de Wheatstone / Sinopse
Wheatstone
Wheatstone Bridge
Bridge
A ponte de Wheatstone é um dispositivo que pode ser usado para medir
A
Wheatstone
bridge
aa device
can
be
to
A
Wheatstone
bridge
isprecisão*.
device that
that
candas
be used
used
to measure
measure
resistances
very
resistências
com
muitais
Se três
resistências
foremresistances
muito bemvery
††
accurately.
three
of
resistances
are
resistance
accurately.
three
of the
the
resistances
are very
very well
well known,
known,
the
resistance of
of aa
conhecidas,IfIfuma
quarta
resistência
(desconhecida)
pode
serthe
determinada
fourth
(unknown)
resistance
can
be
determined
very
accurately.
The
circuit
is
fourth
(unknown)
resistance
can
be
determined
very
accurately.
The
circuit
is
precisamente. O circuito é mostrado na Figura 1, e a montagem real,
shown
Figure
and
actual
which
uses
light
bulbs
as
the
shown
inlâmpadas
Figure 1,
1,como
and the
the
actual setup,
setup,
whichna
uses
light 2.
bulbs
as uma
the resisresisque usain
resistores,
é mostrada
Figura
Existe
tances,
is
shown
in
Figure
2.
A
proportionality
exists
between
pairs
of
resistors
tances,
is
shown
in
Figure
2.
A
proportionality
exists
between
pairs
of
resistors
proporcionalidade entre pares de resistores, quando a resistência variável
when
the
resistance
is
that
current
flows
in
when
the variable
variable
resistance
is adjusted
adjusted
sofluindo
that no
nopela
current
flowslâmpada
in the
the light
light
é ajustada
de forma
a não haver
correnteso
pequena
bulb
which
is
wired
across
the
diamond.
The
resistance
of
the
unknown
is
bulb
which
is
wired
across
the
diamond.
The
resistance
of
the
unknown
is
que está conectada na diagonal do paralelogramo. Nesse caso, a resistência
then
equal
value
the
resistance.
then
equal to
to the
the
value
ofvalor
the variable
variable
resistance.
desconhecida
é igual
aoof
da resistência
variável.
Figura111
Figure
Figure
Figura222
Figure
Figure
Referências
* Sutton, Demonstration Experiments in Physics, Dems. E-155, Wheatstone Bridge, e E-156, Whe- Slide-wire
Form.
††atstone
Sutton,
Demonstration
Experiments
in
Sutton,Bridge
Demonstration
Experiments
in Physics,
Physics, Demonstrations
Demonstrations E-155,
E-155, Wheatstone-bridge
Wheatstone-bridge
Freier
e
Anderson,
A
Demonstration
Handbook for Physics,
Dems. Eg-6, Wheatstone Bridge, e EhNetwork,
Form.
Network, and
and E-156,
E-156, Wheatstone
Wheatstone Bridge—Slide-wire
Bridge—Slide-wire
Form.
2,Freier
Light and
Bulb
Wheatstone
Bridge.
AA Demonstration
Freier
and Anderson,
Anderson,
Demonstration Handbook
Handbook for
for Physics,
Physics, Demonstrations
Demonstrations Eg-6,
Eg-6,
Wheatstone
Wheatstone Bridge,
Bridge, and
and Eh-2,
Eh-2, Light
Light Bulb
Bulb Wheatstone
Wheatstone Bridge.
Bridge.
60
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a e C i r c u i t o s d e C o r r e n t e . . .
CC HH AA PP TT EE RR 44 22 :: RR EE SS II SS TT AA NN CC EE AA NN DD D
D CC CC II RR CC UU II TT SS
Dem. 42-08
Ponte de Wheatstone / Argumento
A ponte de Wheatstone é uma montagem usada para fazer medidas precisas
de resistência.
Quatro resistores são colocados em losango, com uma pequena lâmpada entre
os vértices superior e inferior.
Estes dois resistores têm valores iguais. Este resistor é variável, e este é o
resistor “desconhecido” que desejamos medir.
Vamos colocar 110 volts alternados entre os vértices direito e esquerdo da
ponte, e depois mover o cursor do resistor variável para frente e para trás.
Quando o cursor está no ponto máximo à esquerda ou à direita, há uma
diferença de potencial entre os vértices superior e inferior, como é indicado
pela lâmpada.
Quando o cursor está próximo do centro, a lâmpada se apaga.
Agora não há diferença de potencial entre os pontos superior e inferior, e o
valor do resistor desconhecido pode ser facilmente calculado, em termos dos
dois resistores conhecidos e do valor da resistência variável.
Lista de Material
1. Ponte de Wheatstone, feita com um reostato de fio, lâmpadas e bocais, em um suporte vertical.
2. Fonte de CA.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 61
Demo 42-09
Galvanometer
as Voltmeter
and Ammeter
Demo
42-09
Galvanometer
as
Voltmeter
and Ammeter
Dem. 42-09
Galvanômetro
como
Voltímetro
e Amperímetro
/
Demo
42-09
Galvanometer
as
Voltmeter
and
Ammeter
Sinopse
Galvanometer
as Voltmeter and Ammeter
A galvanometer,
which is sensitive
toissmall
electrical
currents,
can currents,
be used as
A galvanometer,
which
sensitive
to small
electrical
can be used as
†
†
either
a voltmeter
ora an
it inbythe
appropriate
manner.
either
voltmeter
orby
an
ammeter
wiring
it in the
appropriate
A galvanometer,
which
isammeter
sensitive
towiring
small electrical
currents,
can
be usedThe
as manner. The
Pode-setousar
umelectrical
galvanômetro
sensível
baixasascorrentes como voltímetro
ou
A galvanometer, which is sensitive
small
currents,
can bea used
†
†
setup
forsetup
thisor
demonstration
is shown
Figure
1. in Figure
used
for this demonstration
isthe
shown
1.
The
either used
a voltmeter
an ammeter
by
wiring in
it† in
appropriate
manner.
comoby
amperímetro,
demanner.
forma apropriada*.
A montagem usada
The
either a voltmeter or an ammeter
wiring it in conectando-o
the appropriate
setup used for this demonstration is shown in Figure 1.
para esta
demonstração
setup used for this demonstration
is shown
in Figureé1.mostrada na Figura 1.
When a smallWhen
resistance
is wired
in parallel
with
galvanometer,
it functions it functions
a small
resistance
is wired
in the
parallel
with the galvanometer,
as
an ammeter,
as
Figure
2.asThe
ammeter
is used
measure
inthe current in
aninammeter,
ininFigure
2. with
The
ammeter
is usedthe
toitcurrent
measure
When
a smallasresistance
is wired
parallel
the to
galvanometer,
functions
Quando
uma pequena
é conectada
em paralelo com o
When a small resistance is wired
in parallel
with theresistência
galvanometer,
it functions
several
circuits.
several
circuits.
as an ammeter, as in Figure 2. The ammeter is used to measure the current in
como amperímetro,
como na Figura 2. No vídeo, o
as an ammeter, as in Figure galvanômetro,
2. The ammetereleis funciona
used to measure
the current in
several circuits.
amperímetro é usado para medir a corrente em diversos circuitos.
several circuits.
When a large When
resistance
is wired
in series
with in
theseries
galvanometer,
it functions asit functions as
a large
resistance
is wired
with the galvanometer,
aWhen
voltmeter,
in
Figure is3.aswired
The
voltmeter
is used
measure
voltvoltmeter,
in Figure
3. The
voltmeter
is usedthe
to terminal
theasterminal volta largeasaresistance
in series
with
thetogalvanometer,
itmeasure
functions
Quando
uma resistência
alta é conectada
em sérieascom o galvanômetro, ele
When a large resistance is wired
in series
with the galvanometer,
it functions
age
of
several
batteries.
age
of
several
batteries.
a voltmeter, as in Figure 3. The voltmeter is used to measure the terminal voltfunciona
comois voltímetro,
como na
3. voltO voltímetro é usado no vídeo
a voltmeter, as in Figure 3. The
voltmeter
used to measure
theFigura
terminal
age of several batteries.
para medir a tensão no terminal de diversas baterias.
age of several batteries.
AMPERÍMETRO
Figure 1
Figure 2
Figure 1
Figura
Figure 11
Figure
Figure 2
Figure 2
Figura
Figure 222
Figure
VOLTÍMETRO
Figura 33
Figure
Figure 33
Figure
Figure 3
Referências
† Freier and Anderson,
Aand
Demonstration
for Physics,
Demonstrations
Ej-6,
Converting Ej-6, Converting
† Freier
Anderson,Handbook
AHandbook
Demonstration
Handbook
Physics,
Demonstrations
* Freier e Anderson,
A Demonstration
for Physics,
Dems. for
Ej-6,
Converting
a Galvanoa
Galvanometer
to
a
Voltmeter,
and
Ej-7,
Converting
a
Galvanometer
to
an
Ammeter.
a
Galvanometer
to
a
Voltmeter,
and
Ej-7,
Converting
a
Galvanometer
to an Ammeter.
Freier
and
Anderson,
A Demonstration
Demonstration
Handbook
for Physics,
Physics,
Demonstrations Ej-6,
Ej-6, Converting
Converting
†† Freier
Anderson,
A
for
Demonstrations
meter
to and
a Voltmeter,
e Ej-7,
Converting aHandbook
Galvanometer
to an Ammeter.
† Freier and Anderson, A Demonstration
Handbook
for
Physics,
Demonstrations
Ej-6,
Converting
a
Galvanometer
to
a
Voltmeter,
and
Ej-7,
Converting
a
Galvanometer
to
an
Ammeter.
a Galvanometer to a Voltmeter, and Ej-7, Converting a Galvanometer to an Ammeter.
a Galvanometer to a Voltmeter, and
a AGalvanometer
Ammeter.
C HEj-7,
A PConverting
T E R C4H2
: P RT E SR I S4T2toA:an
NR
C
I RDC UDI C
T SC I R C U I T S
ESA
I SNTDA NDC CE C
AN
62
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a e C i r c u i t o s d e C o r r e n t e . . .
C HH AA PP TT EE RR 4 2 : R EE SS II SS TT AA NN CC EE AA NN DD D C C II RR CC UU II TT SS
CHAPTER 42: RESISTANCE AND DC CIRCUITS
Dem. 42-09
Galvanômetro como Voltímetro e Amperímetro /
Argumento
Usaremos este galvanômetro para mostrar as conexões elétricas que o
transformam num amperímetro ou num voltímetro.
Se passarmos uma corrente de 25 miliampères através do galvanômetro, ele
atingirá o fundo de escala.
Se quisermos medir correntes maiores, deveremos ligar uma resistência como
esta em paralelo com o amperímetro. A leitura agora é quase zero. O medidor
agora precisaria de 1 ampère para atingir o fundo de escala. Aumentando a
corrente, conseguimos fazer uma leitura.
Para medir a tensão, ligamos uma resistência conhecida em série com o
galvanômetro, desta maneira.
Agora temos um voltímetro com 10 volts de fundo de escala, e podemos usá-lo
para medir a tensão desta pilha de 1,5 volt.
Uma bateria de 6 volts provoca uma deflexão maior.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Galvanômetro de mesa.
Resistor variável.
Baterias (duas de 1,5 volts, uma de 6 volts).
Fios elétricos apropriados.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 63
Demo
42-10
Dem. 42-10
Conservation
of Corrente
Current / Sinopse
Conservação da
At
node,
of três
threeouormais
more
wires
in a circuito
complex
circuit, the
algeEma um
nó or
oujunction
junção de
fios
em um
complexo,
a soma
braic
sum
of
the
currents
entering
(or
leaving)
the
junction
must
be
equal
to
algébrica das correntes entrando (ou saindo) na junção deve ser igual a zero;
zero;
is, the current
entering
the junction
equal to saindo
the current
isto é,that
a corrente
que entra
na junção
deve sermust
igualbe
à corrente
dela*.
†
This
rule,
known
as
Kirchhoff’s
junction
rule,
leaving
the
junction.
Esta regra, conhecida como Lei dos Nós de Kirchoff, é demonstradaisnodemonvídeo,
strated
on
the
video
using
the
apparatus
shown
in
Figure
1.
usando a montagem da Figura 1.
Figura11
Figure
Referências
* Freier e Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Dems. Eo-4, Continuity of Current,
† Freier and Anderson, A Demonstration Handbook for Physics, Demonstrations Eo-4, Continuity
e Eo-7, Superposition of Currents.
of Current, and Eo-7, Superposition of Currents.
64
CN
i rDc u D
i tC
o s CdI eR CCUoIrTr Se n t e . . .
CC Ha pAí Pt Tu El oR 4422: : RRe Es iSsItSêTnAciN aC Ee A
Dem. 42-10
Conservação da Corrente / Argumento
A intensidade da corrente que entra na junção de um circuito, ou nó, deve ser
igual à corrente saindo do nó.
Usaremos estas baterias, resistores e amperímetros para mostrar que isto é
verdade.
Os amperímetros são conectados de forma a medir a corrente que entra ou sai
deste nó do circuito.
Aqui vemos as correntes no nó, na primeira montagem.
A corrente total entrando no nó é igual à corrente total saindo.
Aqui vemos as correntes que entram e saem do nó, depois de variarmos o
valor das resistências.
Lista de Material
1.
2.
3.
4.
Três reostatos de fio.
Três amperímetros.
Duas baterias de 6 volts.
Fios elétricos apropriados.
C a p í t u l o 4 2 : R e s i s t ê n ci a
e
Circuitos
de
Corrente... 65