Questionário: (a) Qual o procedimento para construir um eletroscópio? Se precisar, pode-se demonstrar, basta descrever o algoritmo.
b) Com base em seus conhecimentos sobre dipolo elétrico, momento dipolar elétrico(
), descreva de forma sucinta o funcionamento de um forno de micro-ondas
c) Com base em seus conhecimentos de campo elétrico e diferença de potencial explique a gaiola de Faraday.
b) Com base em seus conhecimentos sobre dipolo elétrico, momento dipolar elétrico(
c) Com base em seus conhecimentos de campo elétrico e diferença de potencial explique a gaiola de Faraday.
Passo 1
O enunciado pede três descrições conceituais em eletrostática e eletromagnetismo de baixa frequência:
- como montar um eletroscópio simples,
- como o momento dipolar elétrico das moléculas permite o aquecimento no forno de micro-ondas,
- por que uma gaiola de Faraday bloqueia campos elétricos internos.
Passo 2
Para construir um eletroscópio (por exemplo, de folha de ouro) podemos seguir este “algoritmo”:
- Escolha um suporte isolante rígido (uma base de madeira ou acrílico).
- Fixe verticalmente um bastão ou haste metálica (alumínio ou latão) à base, garantindo isolamento entre haste e suporte.
- Na extremidade superior da haste, prenda um pequeno globo ou esfera metálica que funcione como coletor de carga.
- Na extremidade inferior da haste, solde ou pregue duas folhas metálicas muito finas (folhas de alumínio ou ouro), justapostas, que sirvam de indicadoras.
- Encaixe todo o conjunto num estojo transparente (acrílico ou vidro) com tampa, para evitar correntes de ar que movimentem as folhas.
- Para testar, aproxime um corpo carregado da esfera superior: a indução faz as folhas se repelirem, indicando carga.
Passo 3
No forno de micro-ondas, utiliza-se radiação eletromagnética em torno de
. O campo elétrico alternado dessa onda interage com as moléculas polares de água, que têm momento dipolar
. A cada oscilação do campo, elas tentam alinhar seu dipolo com
, girando rapidamente. Esse movimento rotacional interno gera fricção molecular e, consequentemente, calor, cozinhando o alimento.
Passo 4
A gaiola de Faraday é uma carcaça condutora que, em equilíbrio eletrostático, satisfaz
Quando um campo externo incide sobre o condutor, cargas livres se redistribuem na superfície, cancelando o campo dentro do volume oco. Assim, instrumentos ou pessoas no interior ficam protegidos de variações de potencial externo e de campos elétricos estáticos ou de baixa frequência.
Resposta
a) Material isolante, haste metálica, esfera coletora e folhas finas, montados segundo o “algoritmo” descrito no passo 2.
b) O forno gera um campo oscilante que faz girar moléculas polares (
), gerando calor por atrito molecular.
c) O condutor em equilíbrio impede interno (
) e mantém
constante, pois cargas livres na superfície cancelam o campo externo.
b) O forno gera um campo
c) O condutor em equilíbrio impede