Experimento; Alterando bussola com corrente elétrica

Experimento: Alterando bússola com corrente elétrica

Objetivo:

Demonstrar que a corrente elétrica também gera campos eletromagnéticos

Você vai precisar:

- uma bússola

- um circuito elétrico funcionando

Como fazer:

- construa um circuito elétrico. O da imagem foi feito com três baterias conectadas em série bem presas uma a outra com polo negativo encaixando no positivo, e uso de um clipe de papel nas pontas. Mas você pode fazer um circuito melhor de acordo com seu interesse, seja com pilhas ou mesmo correntes maiores. Quanto maior a corrente, maior o efeito, mas cuidado.

- aproxime o circuito da bussola.


A bussola deve sofrer interferência pela presença do circuito funcionando.

O que causa esse efeito?

A bússola se guia por campos magnéticos, portanto a única explicação possível é que corrente elétrica gera campo magnético que interfere. E é de fato o que acontece. A corrente elétrica produz um campo em volta do fio. É por isso que alguns fios tendem a se aproximar quando passa corrente sobre eles, correndo risco de curto-circuito.

Esse experimento mostra uma relação entre o magnetismo e a eletricidade, razão pela qual esses dois campos da física estão interconectados no que se chama de eletromagnetismo.

O comportamento do campo elétrico costuma ser representado na primeira regra da mão direita, onde B, o campo magnético, é representado pelos dedos da mão girando em torno do polegar onde passa a corrente em sentido usual

Gaiola de Faraday

Experimento: Fazendo um celular ficar fora do ar com gaiola de Faraday

Objetivo:

Explicar o funcionamento da gaiola de Faraday

Você vai precisar:

- 2 celulares funcionado (alternativamente você pode usar um pequeno rádio)

- papel-alumínio

- uma caixa para vestir com papel alumino

- fita adesiva ou cola para fechar a caixa

Como fazer:

- Primeiro faça uma ligação de um dos celulares. Tenha certeza de que está funcionando. Não precisa atender.

- Depois cubra o celular que recebeu as chamadas com papel-alumínio. Vista bem.

Alternativamente você pode coloca-lo numa caixa revestida 100% de papel-alumínio também, usando cola ou fita adesiva ou o meio que preferir para revestir a caixa.

Teoricamente um só dos métodos deve ser suficiente. mas para o caso do sinal ser bem forte e não revestir tão bem quanto de deveria é melhor fazer os dois procedimentos, colocando o celular embrulhado dentro da caixa e fechando.

- Tente fazer novamente a ligação.

Se o procedimento tiver sido feito corretamente, o celular deverá estar fora de área, sem sinal.

Qual a explicação para isso?

É porque criamos uma gaiola de Faraday. (Duas para ser mais exato, uma cobrindo o celular com papel alumino, e outra colocando-o na caixa).

Celulares funcionam com ondas eletromagnéticas. Ao passar num material condutor, a eletricidade passa apenas pela superfície. Assim ela não ultrapassa a proteção de alumínio que funciona como essa gaiola ou armadura para corrente elétrica.

Esse é o fenômeno da blindagem eletrostática, e é razão porque carros parados e fechados são locais mais seguros contra raios numa estrada. Aparelhos eletromagnéticos podem incluir essa armadura para evitar interferências eletromagnéticas em seu funcionamento.

Não tente fazer isso em casa, mas é possível inclusive criar roupas e armaduras que servem como caminho para a eletricidade, protegendo-se de correntes de alta tensão.

O nome gaiola de Faraday é dado porque ele construiu uma grande gaiola onde ficou dentro, sem sofrer nenhum arranhão enquanto correntes de alta tensão passavam por ele

 

Alterando bussola com imã

Experimento: Alterando bússola com imã

Objetivo:

Demonstrar que a bússola é um imã suspenso muito sensível e que a terra é um imã com seu próprio campo magnético

Você vai precisar:

- uma bússola

- um imã

Como fazer:

- Primeiro, deixe sua bússola livre sobre uma superfície lisa como uma mesa.

- Sem mover a bússola, aproxime um imã dos ponteiros. veja como a bússola muda de direção, interagindo com o imã (qual ponta será atraída dependerá do polo do seu imã)

Porque isso acontece?

Imãs tem polos norte e sul. Os opostos se atraem, os iguais se repelem.

A bússola é basicamente um imã suspenso de modo que pode girar e assim alinhar-se com facilidade com qualquer campo magnético próximo. O campo magnético diminui com o quadrado da distancia, isto é: quando um imã está bem próximo a influencia do seu campo magnético se torna muito maior do que quando longe. Por isso na presença de um imã próximo a bússola não funciona corretamente.

Mas porque a bússola funciona?

Na ausência de imãs próximos a bússola tende a se alinhar com o campo magnético mais forte presente: o da própria Terra. Assim, a bússola tem seu lado norte apontando para uma região próxima do polo norte geográfico onde na verdade fica o polo sul magnético que é o que atraí o imã da bussola.

Movendo sem tocar

Experimento: Movendo fósforo sem tocar

Objetivo:

Demonstrar a existência da força elétrica

Você vai precisar:

- um fósforo

- duas moedas de 50 centavos

- um copo plástico transparente

- uma bexiga

Como fazer:

- Coloque uma moeda em cima da outra na vertical. É importante usar moedas de 50 centavos grossas para tornar mais fácil equilibrar. Com cuidado, coloque o fósforo no topo da moeda e depois feche tudo com o copo plástico. Deve ficar como na figura

- Eletrize uma bexiga (atritando em cabelo seco costuma ser o melhor jeito) e depois aproxime-a do fósforo. Repare que sem vento, é possível mover o palito e até derrubá-lo.

A bexiga eletrizada tem cargas em excesso, e gera uma eletrização por indução no palito de fósforo, atraindo na parte mais próxima as cargas opostas e afastando as cargas iguais à da bexiga.

O fósforo fica polarizado, e assim é atraído pela bexiga e pode ser movido com força elétrica.

Cama de espinhos

Experimento: cama de espinhos (experimento de pressão)

Objetivo:

Demonstrar que a pressão é a Força dividida pela área.

Você vai precisar:

- bexigas

- vários clipes de papel, alfinetes, pregos ou outros objetos pontiagudos que você possa usar como espinho.

- uma tampa de isopor ou outro material atravessável por esses objetos

Como fazer:

- Monte a cama de espinhos perfurando sua superfície com vários espinhos bem próximos um ao outro. Certifique-se de deixa-los basicamente na mesma altura.

Do outro lado deixe apenas um espinho bem isolado como na figura.

- Encha as duas bexigas que usará no experimento. Encha pouco apenas. Deixe-as em tamanhos tão similares quanto possível.

- com cuidado para caso a bexiga estoure, não empurrar a mão nos espinhos, pressione duas bexigas, uma no lado com vários espinhos e outra na área com um único espinho.

Repare qual estoura mais facilmente.

A bexiga na cama de espinhos deve precisar de muito mais força para estourar que a com o espinho solitário. Porque?

Embora não seja recomendável, esse truque de física pode ser feito em larga escala e é a origem dos lendários homens que conseguem deitar em camas de pregos.

Isto tudo tem a ver com a definição de pressão.

Explicação:

Enquanto que a força aplicada nas bexigas era a mesma, a pressão na bexiga onde toda a força era divida numa pequena área de um único espinho era muito maior.

Pressão = Força / Área

A mesma força quando aplicada na bexiga na cama de espinhos, era divida em todos os pontos de modo que cada espinho fazia uma pressão menor bexiga, e assim ela não estourava tão facilmente.

O mesmo conceito é razão pela qual pessoas usam calçados como de raquetes na neve para dividir seu peso na área, e também tem a ver com a capacidade de uma agulha de perfurar a pele, quando a mesma força aplicada com outro objeto, mesmo do mesmo material, não tem o mesmo efeito. Tal princípio é causa do formato pontiagudo de pontas de espadas, facas com laminas finas, além de flechas e lanças e mesmo balas pontiagudas.

É  também a razão pela qual, quando em um lago gelo fino, se deve deitar para evitar quebra-lo, evitando concentrar o peso numa única área, evitando que a pressão quebre o gelo.

Lembre-se: Quanto maior a área em que a força é divida, menor é a pressão que ela exerce.

Luz curva

Experimento: Fazendo a luz curvar-se

Objetivo:

Mostrar a base do funcionamento da fibra ótica.

Você vai precisar:

- laser

- uma garrafa plástica com água

x

Como fazer:

Faça um furo na garrafa com água.

Depois posicione o laser no lado oposto da garra, fazendo a luz passar pelo exato ponto por onde ela cai.

Isso ocorre porque a água possui índice de refração diferente do ar. Quando a luz colide com a água a partir de um certo ângulo ela é refletida nos limites da água ao invés de atravessa-la.

Esse fenômeno em sequência faz com que a luz fique presa no fio d'água curva.

Esse é o mesmo princípio da fibra ótica, onde a luz passa por um cabo cuja superficial é toda espelhada.

Funcionamento da Pressão

Experimento: demonstração da Pressão em diferentes alturas

Objetivo:

Demonstrar que a pressão num fluido varia de acordo com a altura deste.

Você vai precisar:

- uma garrafa plástica com água

Como fazer:

- Encha uma garrafa plástica com água.

- Faça dois furos, um deles na base da garrafa, e outro no alto

Observe que em cada furo a água sai com uma pressão diferente

Isto ocorre porque a pressão num líquido aumenta conforme se aumenta a distância deste da superfície.

P = d * g * h

Pressão é igual ao múltiplo da densidade do líquido, da gravidade e da altura.

Inversão de seta

Experimento: Inversão de seta

Objetivo:

Você vai precisar:

- Uma folha de papel, com o desenho de uma seta

- um copo

- água

Como fazer:

Após fazer o desenho, encha o copo com água e repare que a imagem da seta parece se inverter.

A refração é responsável por esse fenômeno. A luz ao passar por recipientes de diferentes índices de refração como a água alteram seu curso. Assim a água funciona como uma lente capaz de alterar a imagem que passa por ela.

O copo funciona como uma lupa, isto é, uma lente convergente, pois a luz que passa por ela converge-se num ponto. Após ultrapassar esse ponto, chamado de ponto focal, a imagem inverte-se.

Essa inversão só ocorre na vertical pois o formato do copo só atua como esse tipo de lente nessa posição. para ver as imagens de ponta cabeça seria necessário algo como um copo fechado (para a água não sair) deitado de lado, ou uma esfera de vidro, contendo a água.

Equilibrando latinhas

Experimento: Equilibrando latinha

Objetivo:

Explicar sobre o centro de gravidade ou centro de massa de um corpo, e como este afeta o equilíbrio.

Você vai precisar:

 – Uma latinha de alumínio qualquer

 – Um pouco de agua

 

Como fazer:

Coloque um pouco de água na latinha. 

Depois disso, basta um pouco de cuidado para posicionar a lata de modo que ela fique em equilíbrio.

Eletrização e força elétrica

Experimento: Eletrizar bexigas e interagir com força elétrica

Objetivo:

Fazer um experimento onde é possível se ver os três tipos básicos de eletrização e interagir com objetos usando a força causada por cargas elétricas.

Você vai precisar:

 – Bexigas

 – Uma latinha de alumínio vazia

Como fazer:

Atrite a bexiga em algum material como cabelo seco ou uma roupa com lã seca.

 Isso produzirá uma eletrização por atrito.

Após isso, aproxime a bexiga da lata, sem encostar.

As cargas elétricas da latinha, inicialmente distribuídas uniformemente interagirão com o campo elétrico produzido pelo excesso de cargas da bexiga, de modo que as cargas de sinais opostos se aproximarão. Isso gera uma eletrização por indução

Com isso a latinha posicionada numa superfície plana ira rolar, sendo atraída para a bexiga.

Repare que  quanto mais próximo, maior a força de atração.

Isso porque a fórmula da força elétrica é

F = (K * Q1 * Q2)/(d^2)

Onde K é uma constante, Q1 e Q2 são as cargas dos corpos, e d é a distância. Assim, a força aumentará muito quando a distância for pequena.

Se os dois objetos se tocarem, teremos uma eletrização por contato. Nela, o excesso de cargas da bexiga se divide nos dois corpos, e assim neutralizando o sistema. Repare que após o contato a latinha deixa de ser atraída pela bexiga como antes.

Este experimento ainda pode ser feito com duas pessoas, lado a lado, cada uma com sua bexiga, tentando atrair a latinha para si num cabo de guerra.

Fazendo um motor elétrico simples

Experimento: Fazer um motor homopolar simples

Objetivo: Mostrar a geração de força a partir do uso de uma simples pilha e introduzir o aluno ao assunto da relação entre eletricidade e magnetismo

Você vai precisar:

 – uma pilha AA comum

 – um ou mais imãs de neodímio

 – um fio de cobre ou outro material condutor elétrico mas não magnético 

(materiais que não se atraem pelo imã)

Como fazer:

Pegue uma pilha e coloque em sua base um imã (você pode usar mais de um para aumentar o efeito e ter mais espaço para contato)

Usando fios de cobre (pode ser fios finos como os de TV a cabo, amarrando uns cinco fiozinhos num só) monte uma estrutura que tenha uma ponta e que se divida dos 2 lados, um pouco maior que a pilha.

Existem várias formas para essa estrutura, mas é fundamental que elas encostem no imã, passando por ele em sentido próximo do horizontal. A seguir algumas imagens de um modo de fazer.

 

Os fios não precisam ser fechados um no outro, porque o circuito elétrico será feito com as duas pontas da pilha.

Monte a estrutura como na figura abaixo. O circuito deve se fechar no imã, que servira como condutor.

Pode ser necessário apertar bem ou um pequeno toque para começar a girar.

E o fio girará no próprio eixo, movido por uma força fruto da relação entre eletricidade e magnetismo

Nota: Para o correto funcionamento deste experimento é necessária a preparação e o teste com antecedência, especialmente quanto ao correto movimento dos fios.

 Também se dever tomar cuidado com pilhas gastas e fios velhos enferrujados que podem afetar o experimento.

Importante ressaltar que fios de ferro e outros materiais que são naturalemente atraídos pelo imã não funcionam nesse experimento.