Física experimental - Unidade mestra de física com sensores, software e interface - EQ300 - Volume 4.

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1 Índice Remissivo Z_AtivAL Atividades para o aluno O princípio do funcionamento do eletroscópio de folhas e a distribuição de cargas em um condutor A descarga em gases sob pressão atmosférica O eletrodo cátodo e o eletrodo ânodo Fatores que influenciam na condutividade de um gás Os condutores de terceira espécie não observam a lei de Ohm A ionização das moléculas de ar submetidas à ação de um campo elétrico Configurações das linhas de força entre eletrodos (não submersos), o para-raios, a gaiola de Faraday e cabos coaxiais A Configurações das linhas de força entre eletrodos (submersos), o para-raios, a gaiola de Faraday e cabos coaxiais O poder das pontas, o torniquete elétrico projetável Publicação interessante: Aterre seu barco Experimentos lúdicos com o gerador de Van de Graaff Acendendo uma lâmpada fluorescente Acendendo uma lâmpada néon Fazendo um chafariz com bolinhas de isopor (ou confetes) Elevando tiras de papel Simulando um para-raios Arrepiando os cabelos de uma pessoa Lugares secos Lugares úmidos Um efeito do vento elétrico - o torniquete Potencial elétrico e quantidade de carga acumulada no gerador Van de Graaff O campo elétrico O potencial elétrico Alessandro Giuseppe A. A. Volta ( ) A quantidade de carga elétrica A densidade superficial de carga Medida do potencial na superfície externa da esfera do gerador Medida da densidade superficial de carga A A rigidez dielétrica e a extensão da centelha no gerador Van de Graaff O potencial elétrico Medida do potencial na superfície externa da esfera do gerador As superfícies equipotenciais, linhas de força e o vetor campo elétrico (eléctrico) As superfícies equipotenciais de um campo elétrico (eléctrico) O posicionamento das superfícies equipotenciais em relação às linhas de força Faraday, Michael ( ) O posicionamento das superfícies equipotenciais em relação às linhas de força e ao vetor campo elétrico Analogia entre o campo gravitacional terrestre e o campo elétrico (eléctrico), campo conservativo

2 As linhas e superfícies equipotenciais entre eletrodos puntiformes A linha equipotencial A superfície equipotencial num campo elétrico (eléctrico) As superfícies equipotenciais, as linhas de força do campo elétrico (eléctrico) e a orientação do campo elétrico (eléctrico) As linhas e superfícies equipotenciais entre eletrodos planos paralelos As superfícies equipotenciais, as linhas de força e a orientação do campo elétrico A gaiola de Faraday e a blindagem eletrostática As linhas equipotenciais num campo elétrico (eléctrico) e as superfícies equipotenciais num campo elétrico (eléctrico) A eletrização por atrito, o princípio da conservação das cargas, lei das cargas O núcleo atômico O elétron e a eletrosfera O ânion (íon negativo) O cátion (íon positivo) O princípio da conservação da carga elétrica A eletricidade, os fenômenos elétricos A eletricidade estática A eletricidade dinâmica As principais causas da eletricidade Os principais efeitos da eletricidade A sensibilidade e a incerteza dos instrumentos elétricos básicos O ato de medir (medição) sempre provoca uma perturbação na grandeza avaliada O sistema de quadro móvel (galvanômetro D Arsonval) Como funciona o instrumento D Arsonval O instrumento amperímetro O instrumento voltímetro A sensibilidade de um instrumento de medida elétrica O voltímetro de múltiplas escalas O amperímetros de múltiplas escalas Como fazer a mudança de escala num medidor de múltiplas escalas A incerteza de um instrumento de medida elétrica A incerteza absoluta Como amenizar algumas destas causas A verificação do zero do instrumento A incerteza relativa (ou percentual) A incerteza máxima (total) A classe dos instrumentos O instrumento ohmímetro O instrumento multiteste (multímetro) _D As associações de lâmpadas em série e paralelo A ligação das lâmpadas em série num circuito A ligação das lâmpadas em paralelo num circuito O código de cores na caracterização de um resistor (resistência elétrica) O código de cores da norma internacional IEC Como proceder para determinar o valor de um resistor A tabela com o código de cores A identificação das faixas Como posicionar a primeira faixa de cor do resistor Os resistores com 3 faixas de cor Os resistores com 4 faixas de cor

3 Os resistores com 5 faixas de cor Os resistores com 6 faixas de cor Exemplo da caracterização de um resistor pelo código de cores Caracterizando um resistor pelo código de cores A medida da ddp entre dois pontos de um circuito CC A medida de intensidade de corrente elétrica em circuitos de CC A_ A resistência elétrica, lei de Ohm A resistência elétrica A_ A identificação de um resistor não ôhmico _D A associação de resistores em série A associação em série de 2 resistores A associação em série de 3 resistores _D A associação de resistores em paralelo A associação em paralelo de 2 resistores A associação em paralelo de 3 resistores A_ Medições em circuitos elétricos e potência elétrica _D O potenciômetro como divisor de tensão _D A associação mista de resistores A A medida da resistência interna de um voltímetro A A medida da resistência elétrica interna de um amperímetro _D A função do diodo num circuito _E A lei das malhas de Kirchhoff _E A lei dos nós de Kirchhoff _E As associações com capacitores O capacitor A capacitância ou capacidade de um capacitor A unidade de capacitância no SI A associação em série de capacitores A associação em paralelo de capacitores _E O equivalente de uma associação em série de capacitores _E O equivalente de uma associação em paralelo de capacitores _E O circuito RC, com multímetros

4 _E O circuito RC, com sensores A_ A medida da potência elétrica dissipada em um circuito, com sensores O mapeamento do campo magnético de um ímã Um artifício para visualizar as linhas de indução magnética A imantação por indução As linhas de indução magnética As substâncias ferromagnéticas O campo magnético A imantação por atrito (imantação por contato) Os pólos de um ímã A inseparabilidade dos pólos magnéticos de um ímã A repulsão entre pólos magnéticos iguais A atração entre pólos magnéticos diferentes O espectro magnético entre pólos magnéticos diferentes O espectro magnético entre pólos magnéticos iguais Identificação dos pólos magnéticos e das linhas de força num objeto magnetizado Os ímãs permanentes Os pólos magnéticos A atração e a repulsão entre pólos magnéticos A linha de força magnética A direção da linha de força magnética As convenções das linhas de força magnética Caso de uso com retroprojetor Caso de uso sem retroprojetor O experimento de Oersted e o eletromagnetismo Oersted, Hans Christian ( ) O experimento de Oersted Os círculos concêntricos cujo sentido é indicado pelo norte da agulha magnética A regra da mão direita A Os fenômenos eletromagnéticos e a indução eletromagnética Lenz, Heinrich Friedrich Emil ( ) A lei da indução eletromagnética de Lenz Faraday, Michael ( ) A lei de Faraday (lei da indução eletromagnética de Faraday) A lei da indução eletromagnética de Faraday e Lenz A indução de uma corrente elétrica a partir da indução magnética A ação da força eletromagnética atuante num condutor imerso num campo magnético, quando por ele circula uma corrente elétrica O magnetismo, o magnetismo terrestre O eletromagnetismo Oersted, Hans Christian ( ) Oersted, a união da eletricidade com o magnetismo A força eletromagnética A lei de Biot e Savart _A Um experimento clássico: A força eletromagnética que atua num condutor percorrido por uma corrente elétrica e imerso num campo magnético

5 Um motor elétrico de corrente contínua A A indução magnética gerada por uma corrente elétrica num condutor retilíneo, o trafo Oersted, Hans Christian, (1777 a 1851) O campo magnético O vetor indução magnética As linhas de indução magnética Biot, Jean Baptiste ( ) Savart, Felix ( ) A lei de Biot e Savart A A indução magnética entre dois condutores paralelos e retilíneos percorridos por correntes elétricas, o trafo A permeabilidade magnética no vácuo A A indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, o trafo A A indução magnética no interior de um solenóide percorrido por uma corrente elétrica, o trafo O solenóide e a bobina A Os fenômenos eletromagnéticos e o transformador elétrico elevador e abaixador de tensão, o trafo O transformador elétrico ideal O funcionamento de transformador elétrico O primário, a armadura e o secundário do transformador A lei da indução eletromagnética de Lenz Neumann, Franz Ernst ( ) A lei da indução eletromagnética de Faraday, Neumann e Lenz (lei da indução de Faraday e Lenz) O campo magnético gerado por uma corrente elétrica O material ferromagnético e a permeabilidade magnética Os transformadores elevadores e abaixadores de tensão, corrente alternada O transformador, relações entre, tensão, corrente e número de espiras O medidor de corrente e o emprego da balança de torção na avaliação de B A energização da bobina na balança de torção Determinando o módulo do vetor indução magnética com a balança do torção A determinação da constante de Planck com os sensores de tensão e de corrente A determinação da constante de Planck utilizando as tensões limiares dos diodos A emissão luminosa provocada pela alta tensão elétrica num tubo de Geissler rarefeito _A A interação de campos magnéticos com a descarga elétrica em gases rarefeitos _B A cor da luz emitida no interior do tubo de Geissler depende do gás confinado A influência do revestimento da superfície no conforto térmico Leslie, Sir John ( ) O cubo de Leslie A radiação térmica A superfície absorsora e a superfície refletora O corpo opaco à luz A lei de Stefan-Boltzmann, radiação do corpo negro

6 A radiação eletromagnética A radiação térmica O corpo negro A radiação do corpo negro A radiação emitida pela superfície ideal é chamada de radiação do corpo negro A emissividade do corpo A taxa de emissão de radiação de uma superfície Stefan, Joseph ( ) Boltzmann, Ludwig Edward ( ) A lei de Stefan e Boltzmann A influência do revestimento da superfície no conforto térmico Leslie, Sir John ( ) A superfície absorsora e a superfície refletora

7 Índice Remissivo A absorsora 160 absorvedor 162 ação do vetor indução magnética sobre cargas 127 amperímetro 53, 54, 65 amperímetros de múltiplas escalas 54 ânion ou íon negativo 50 ânodo (eletrodo positivo 14 armadura 144 associação em paralelo de capacitores 95 associação em paralelo de lâmpadas 57 associação em série de capacitores 95 associação em série de lâmpadas 57 associação em série de resistores 72, 75, 83 associação resistiva 79, 109 átomo 50 atração entre cargas de sinais contrários 51 atração entre polos magnéticos diferentes 112 B barco bem aterrado não cai raio 27 Biot, Jean Baptiste 134 blindagem eletrostática 47 blindagem para o campo elétrico 18 bobina 141 bobina do primário 135, 138, 142 bobina do secundário 135, 138, 142 Boltzmann, Ludwig Edward ( ) 162 bons condutores elétricos 12 bússola 123 C cabos coaxiais 18, 22 calota esférica 36 campo conservativo 15, 39 campo elétrico 34 campo elétrico (eléctrico) 15, 39, 41, 44 campo magnético 110, 111, 114, 116, 119, 123, 132 campo magnético uniforme 115 capacidade de um capacitor 95 capacitância equivalente 97, 99 capacitância ou capacidade de um capacitor 95 capacitor (ou condensador) 95 carga elétrica 12, 50, 116, 119 carga elétrica elementar 36 carga elétrica em movimento 116, 119 carga elétrica em movimento gera campo magnético 123 carga elétrica negativa 50 carga elétrica positiva 50 carga teste 34 cargas elétricas em movimento 51 cargas elétricas em repouso 51 cargas puntiformes 44, 47 casa esférica 36 cátion ou íon positivo 50 cátodo (eletrodo negativo 14 causas da eletricidade 51 centelhamento 38 centelhas 38 circuito RC série 100, 105 classe de instrumentos 55 código de cores 83 código de cores da norma internacional IEC 61 comprimento de onda 161 condensador 95 condução elétrica num gás 14 condutividade de um mesmo gás depende da distância 14 condutividade de um mesmo gás depende da pressão 14 condutores de terceira espécie 14, 15 conforto térmico 164 constante de Planck 152, 153 constante de Stefan-Boltzmann 162 convenções das linhas de força magnética 114 corpo bom absorvedor 159, 162, 165 corpo bom emissor 162 corpo bom receptor 162 corpo bom refletor 159, 165 corpo mau absorvedor 159, 165 corpo mau refletor 159, 162, 165 corpo negro 161 corpo opaco 165 corpo opaco à luz 159 corpo opaco a uma radiação incidente 162 corpos coloridos claros 159, 165 corpos coloridos escuros 159, 165 corrente de magnetização 148 corrente elétrica, gera ao seu redor um campo 123 corrente elétrica induzida 119, 120, 122 corrente elétrica induzida ou corrente eletromagné 144 corrente elétrica produz efeitos magnéticos 127, 130 corrente eletromagnética 122, 144 cubo de Leslie 158, 164 cubo de radiação térmica 161 D d.d.p 43, 49 ddp entre dois pontos de um circuito 64 densidade das linhas de força 24 densidade das linhas de força do campo elétrico 20 densidade das linhas de força magnética 115 densidade de linhas de indução 120 densidade magnética 110 densidade superficial de carga 35, 36 descarga elétrica num gás 14 descargas elétricas 38 diferença de potencial 78, 80 diferença de potencial elétrico (eléctrico) 41, 44, 47 diodos semicondutores 152 direção da linha de força magnética 114 dispositivos de medida analógicos 53 distribuição de cargas em um condutor 12 E efeito fotoelétrico 51 efeito Joule 133, 135, 138, 142 efeitos da eletricidade 51 7

8 efeitos fisiológicos 51 efeitos magnéticos 116, 119 eletricamente neutro 50 eletricidade 51 eletricidade dinâmica 51 eletricidade estática 51 eletrização por atrito 50, 51 eletrização por atrito (contato) 12 eletrização por indução 12 eletrodos 14 eletrodos (electrodos) puntiformes carregados 41 eletrodos retos 48 eletrólito 43, 45, 49 eletromagnetismo 51, 123 elétron 50 eletroscópio de folhas 12 eletrosfera 50 emissividade do corpo 162 emissor 162 emissor ideal 163 energia potencial elétrica 34 energia radiante 158, 162, 165 espectro magnético 111 espectro magnético entre polos magnéticos 112 experiência de Oersted 116, 119, 123, 127, 143 experimento de Oersted 119, 143 extensão das centelhas 38 extrapolação 70 F farad 95 Faraday, Michael ( ) 48 Faraday, Michael ( ) 39, 119 Felix Savart 134 fenômenos elétricos 51 fenômenos eletromagnéticos 122 fenômenos luminosos 51 fenômenos térmicos 51 ferromagnético 146 fluxo de indução eletromagnética 144 fluxo de indução magnética 119, 144 força defletora magnética 149 força defletora magnética F em função da corrente 149 força eletromagnética 122, 123, 124, 127, 136 força eletromagnética atuante num condutor 123 força eletromotriz induzida 144 força produzida pela indução magnética sobre carga 130 Franz Ernst Neumann 144 função de um pára-raios 28 funcionamento básico de um mediador de corrente 149 G gaiola de Faraday 18, 22, 47 galvanômetro 53 galvanômetro D Arsonval 53 gases rarefeitos num tubo de Geissler 156 gerador de Van de Graaff 30 H Hans Christian Oersted 116, 123, 132 Heinrich Friedrich Emil Lenz 119 I identificação de um resistor não ôhmico 69 ímã natural 123, 132 imantação por atrito 112 imantação por contato 112 imantação por indução 110 ímãs 114 ímãs permanentes 114 incerteza 53, 55 incerteza absoluta 55 incerteza máxima (total) 55 incerteza relativa (ou percentual) 55 indução eletromagnética 119, 144 indução magnética 116, 118, 119, 123, 132, 136 indução magnética B no interior da bobina 149 indução magnética e o sentido da corrente 130 indutância do solenóide 141 inseparabilidade dos pólos magnéticos de um ímã 112 instrumento D Arsonval 53 intensidade de corrente elétrica 65, 78 intensidade do campo magnético 115 interpolação 70 inverso do quadrado da distância 34 íon negativo 50 íon positivo 50 ionização das moléculas de ar 17, 26 J Jean Baptiste Biot 134 Joseph Stefan 162 L lei da indução eletromagnética de Faraday 120, 143 lei da indução eletromagnética de Faraday e Lenz 119, 120 lei da indução eletromagnética de Faraday, Neumann 144 lei da indução eletromagnética de Lenz 119, 143, 144 lei das cargas 50 lei das cargas de Coulomb 12 lei de Biot e Savart 119, 126, 134 lei de Ohm 54 lei de Stefan 162 lei de Stefan e Boltzmann 162 Lenz, Heinrich Friedrich Emil ( ) 119 Leslie, Sir John ( ) 164 Leslie, Sir John ( ) 158 linha de força magnética 114 linhas de campo magnético 114 linhas de força 22, 24 linhas de força de um campo elétrico 15 linhas de força entre eletrodos 18 linhas de força magnética 114 linhas de força num campo elétrico (eléctrico) 41, 44 linhas de indução magnética 110, 111, 132, 133, 138 linhas equipotenciais num campo elétrico (eléctric 39, 41, 44, 47, 49 Ludwig Edward Boltzmann 162 luz visível 161 8

9 M magnetismo 51, 123 magnetita 123 magnetômetro 149 mapeamento do campo magnético de um ímã 110 massa do elétron 50 massa do próton 50 material ferromagnético 146 maus condutores elétricos 12 mecanismo de proteção contra raios 27 medidores digitais 53 medir (medição) 53 meio que circunda o condutor 132 Michael Faraday 39, 48, 119 módulo do vetor indução magnética 139 motor elétrico de corrente contínua 130 mudança de escala num multiteste 55 multiteste (multímetro) 55, 56 N Neumann, Franz Ernst ( ) 144 nêutrons 50 núcleo atômico 50 número de elétrons livres 36 número de espiras 118 número de voltas do solenóide 141 nuvens 29 O Oersted 116, 132 Oersted, Hans Christian ( ) 116, 123 ohmímetro 56, 83 orientação das linhas de indução magnética 146 orientação do vetor indução magnética 139 P para-raios 18, 22 partícula eletrizada 39 partículas fundamentais do átomo 12 permeabilidade magnética 137, 146 permeabilidade magnética no vácuo 134 poder das pontas 18 poder das pontas (o torniquete elétrico) 26 poder de absorção 158, 165 poder de emissão 158, 162, 165 poder emissivo 162 polaridade 88 pólo norte 114 pólo norte geográfico 145 pólo norte magnético 145 pólo sul 114 pólo sul geográfico 145 pólo sul magnético 145 pólos de um ímã 112 pólos magnéticos 114, 121 pólos magnéticos de nomes diferentes se atraem 112 pólos magnéticos de nomes iguais se repelem 112 portadores de carga 36 potência elétrica 78, 109 potência irradiada 162 potência recebida no primário 148 potência recebida no secundário 148 potencial elétrico 34, 37, 39 potencial máximo 35, 38 potencial responsável pela corrente induzida 144 primeira faixa de cor do resistor 61 princípio da conservação da carga elétrica 51 propriedades das linhas de força do campo elétrico 15 propriedades magnéticas 111 prótons 50 Q quantidade de carga 35 R radiação do corpo negro 162 radiação eletromagnética 158, 161, 164 radiação infravermelho 161 radiação térmica 158, 161 radiação total de um corpo negro 162 rapidez da variação do fluxo magnético 120 reações químicas 51 receptor 162 refletor 162 regra da mão direita 117, 121, 123, 125, 128, 130, 139, 145 rendimento de um transformador 148 repulsão entre cargas de mesmo sinal 51 repulsão entre polos magnéticos iguais 112 resistência elétrica 68, 71 resistência equivalente 84 resistência interna de um miliamperímetro 86 resistência interna de um voltímetro 85 resistência ôhmica 66 resistor não-ôhmico 69 resistor ôhmico 70 resistores com 3 faixas de cor 62 resistores com 4 faixas de cor 62 resistores com 5 faixas de cor 62 resistores com 6 faixas de cor 62 rigidez dielétrica 35, 38 S Savart, Felix 134 secundário do transformador 144 sensibilidade 53 sensibilidade do instrumento de medida 54 sensibilidade do medidor de corrente 56 sentido das linhas de indução magnética 111 Sir John Leslie 158, 164 sistema de quadro móvel (galvanômetro D Arsonval) 53 solenóide 141 Stefan, Joseph ( ) 162 substância ferromagnética 111, 144 superfície absorsora 158, 165 superfície emissora ideal 162 superfície equipotencial de um campo elétrico (elé 39 superfície num campo elétrico (eléctrico) 43 superfície refletora 158, 165 9

10 superfícies equipotenciais esféricas 39 superfícies equipotenciais num campo elétrico (elé 49 T tabela com o código de cores 61 taxa de emissão 161 taxa de emissão de radiação de uma superfície 162 tempo de carga 100, 105 tempo de descarga 100, 105 tensão elétrica 34 tensão elétrica entre dois pontos 64 tensão limiar (Vthreshold) 152 terceira lei de Newton 26 termômetro infravermelho 161 testador de continuidade 88 torniquete elétrico 26 transformador elétrico 143 transformador elevador e abaixador de tensão 143 transformador ideal 148 transformadores elevadores e abaixadores de tensão 147, 148 tubo de Geissler 14 U unidade da f.e.m. induzida média 144 unidade de capacitância no SI 95 unidade do fluxo de indução magnética 144 V valor provável do resistor 61 Van de Graaff, gerador de 30 variação do fluxo magnético 120 vetor campo elétrico (eléctrico) 39, 41, 44 vetor campo magnético 115 vetor força eletromagnética 136 vetor indução magnética 116, 117, 119, 132, 136, 139 voltímetro 54, 64 voltímetro de múltiplas escalas 54 10