O documento descreve pêndulos elétricos e eletroscópios, que são dispositivos usados para indicar se um corpo está carregado ou não. Pêndulos elétricos usam uma esfera leve que é atraída ou repelida por corpos carregados, enquanto eletroscópios separam folhas condutoras quando carregados. O documento também explica como Coulomb mediu precisamente as forças elétricas usando uma balança de torção.

1. PÊNDULO ELÉTRICO ELETROSCÓPIOS São dispositivos utilizados para indicar se um corpo está carregado ou neutro. O tipo mais simples é o pêndulo elétrico. O pêndulo eletrostático é constituído de uma esfera leve e pequena. Esfera leve condutora Fio ISOLANTE Suporte

2. PÊNDULO ELÉTRICO Quando se aproxima um bastão carregado do pêndulo, observa-se que o pêndulo é inicialmente atraído, em seguida toca o bastão e logo depois passa a ser repelido.

3. Ao aproximarmos o corpo carregado da esfera do eletroscópio, ela sofrerá uma indução eletrostática. A esfera fica sujeita a 2 forças: atração e repulsão. Mas, devido à menor distância entre as cargas de sinais contrários, a força de atração é maior, Se o corpo carregado fosse afastado sem tocar a esfera do eletroscópio, a separação de cargas na esfera deixaria de existir e a esfera voltaria para a sua posição de equilíbrio.

4. Se deixarmos o corpo carregado tocar a esfera, ela receberá elétrons para o corpo carregado e irá adquirir carga de mesmo sinal do corpo. Como caras de mesmo sinal se repelem, a esfera e o corpo carregado se repelem.

5. ELETROSCÓPIO DE FOLHAS Esfera CONDUTORA Recipiente ( para evitar correntes de ar) Haste Condutora Folhas LEVES e CONDUTORAS ISOLANTE ponteiro metálico

6. Ao aproximarmos o corpo positivamente carregado da esfera do eletroscópio, elétrons são atraídos para a esfera do eletroscópio e as lâminas carregam-se positivamente. Haverá repulsão entre as lâminas. Se não houve contato, após afastarmos o corpo positivo, os elétrons voltam para as lâminas, neutralizando-as. As lâminas então se fecham.

7. Se o corpo carregado tocar a esfera do eletroscópio, haverá perda de elétrons. Quando o corpo carregado é afastado, ele leva com ele esses elétrons. Assim, mesmo depois que o corpo carregado é afastado, as folhas continuam carregadas.

8. Se encostarmos o dedo na esfera do eletroscópio, como o corpo humano é condutor ele colocará o eletroscópio em contato com a Terra. O eletroscópio será neutralizado recebendo elétrons. - - -

9. Se tocarmos a esfera do eletroscópio com uma régua de plástico, o eletroscópio permanece carregado. O plástico é isolante não permitindo a movimentação de cargas através dele.

11. Para medir as forças, Coulomb aperfeiçoou o método de detectar a força elétrica entre duas cargas por meio da torção de um fio. A partir dessa idéia criou um medidor de força extremamente sensível, denominado balança de torção . Charles A. Coulomb (1738 - 1806)

12. O procedimento é o seguinte: carrega-se com certa carga a esfera suspensa. Depois, coloca-se, a uma cera distância da esfera suspensa , a outra esfera, também eletrizada. Devido a força elétrica, a esfera suspensa sai da posição original. Gira-se o botão, torcendo o fio, até a esfera suspensa voltar à posição original. Com isso, mede-se o ângulo de torção. A força aplicada na esfera devido à torção é igual à força elétrica que se quer medir. Pelo ângulo de torção, calcula-se a força. Coulomb seguiu os seguintes passos: 1º - Eletrizou as bolas e a bola móvel afastou-se 36º da fixa (a força de torção do fio equilibra a força elétrica entre as bolas). 2º - Diminuiu o ângulo para metade (18º), rodando o botão 126º. Concluiu que para diminuir o ângulo de metade teve que aumentar a força de torção 4 vezes (126º + 18º = 144º = 36º x 4). 3º - Diminuiu o ângulo para (próximo de) metade (8,5º 9º), rodando o botão até 567º. Concluiu que para diminuir o ângulo de metade teve que aumentar a força de torção 4 vezes (567º + 9º = 576º = 144º x 4). Destas experiências concluiu que a força elétrica de repulsão varia na função inversa do quadrado das distâncias .

13. F F F F F F LEI DE COULOMB + + d q 1 q 2 - - d q 1 q 2 + - d q 1 q 2

14. As forças entre cargas elétricas são forças de campo, isto é, forças de ação à distância, como as forças gravitacionais (com a diferença que as gravitacionais são sempre forças atrativas). K= 9.10 9 N.m²/C² ( Constante eletrostática)

15. 1 2 3 4 1 Gráfico F x d 1 4 1 9 1 16 F d F(N) d(m) F   1 d 2

16. Módulo da resultante: 1) Vetorialmente:   Natureza vetorial da Força Eletrostática + + d q 1 q 2 + q 3 2d F F 4 F R F R = F - F 4 F R = 3F 4 F F 4 + F R = F 1 2 F 2 2 + 2F 1 .F 2 .cos   F R = F 1 F 2 +

17. Módulo da resultante: 2) Vetorialmente:   Natureza vetorial da Força Eletrostática + + d q 1 q 2 - q 3 2d F F R = F + F 4 F R = 5F 4 F R F 4 F F 4 F R = F 1 F 2 + + F R = F 1 2 F 2 2 + 2F 1 .F 2 .cos  

18. 3)    + q 2 q 1 - + q 3 d 2 d F 1 F 1 F 2 F 2 F R Natureza vetorial da Força Eletrostática F R = F 1 F 2 + + F R = F 1 2 F 2 2 + 2F 1 .F 2 .cos   + F R = F 1 2 F 2 2 

19. 4)    Natureza vetorial da Força Eletrostática + q 1 q 2 - + q 3 F 1 F 2 F R F R = F 1 F 2 + + F R = F 1 2 F 2 2 + 2F 1 .F 2 .cos  

20. 5)    Natureza vetorial da Força Eletrostática + q 1 q 2 - + -2q 3 F 1 F 2 F R F R = F 1 F 2 + + F R = F 1 2 F 2 2 + 2F 1 .F 2 .cos  