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Emissão Termelétrica
(modificação do trabalho 11_37.asp posto nesta Sala 11)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br
luizferraz.netto@gmail.com

Objetivo
1- Emissão termelétrica: mostrar que os metais quando aquecidos emitem elétrons (efeito Edson); constatar a emissão de elétrons pelo filamento aquecido ao branco, numa lâmpada incandescente.
2- Construir e examinar o funcionamento de um eletroscópio de folhas; constatar que cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se.
3- Reconhecer e trabalhar com uma pequena lâmpada néon; constatar a ionização do gás néon e o efeito da retificação da corrente elétrica.

Material

Pote plástico transparente, com tampa (maionese); fio de cobre grosso (15 a 20 cm); esfera metálica pequena; folha de papel alumínio; fio de cobre flexível (50 cm); lâmpada incandescente (117V, 100W); soquete para a lâmpada; cordão de força; base de madeira (1,0 x 10 x 10 cm); lâmpada néon NE1 ou NE2.

Experimento 1
Montar e experimentar o eletroscópio de folhas de alumínio

a- Faça um furo no centro da tampa plástica do pote de plástico transparente;
b- Passe o fio de cobre grosso por esse orifício;
c- Na extremidade do fio que ficará dentro do pote, marque 2 cm e com um alicate faça uma curva de 90o;
d- Corte uma tira de papel alumínio com 1 cm de largura e 5 cm de comprimento;
e- Dobre essa tira ao meio e pendure na extremidade em L do fio de cobre;
f- Coloque a tampa no pote e ajuste o fio de cobre de modo que a folha de alumínio não toque o fundo;
g- Coloque a esfera metálica (com um furo) na extremidade superior do fio de cobre.

Veja se ficou assim:

Se não conseguir a esfera metálica, proceda como a figura da direita acima, faça um gancho (ou um anel) na extremidade superior do fio de cobre grosso.

Para experimentar com esse eletroscópio, aproxime da esfera (ou anel) um corpo eletrizado por atrito (por exemplo, um bastão de vidro atritado com flanela irá adquirir carga positiva -- veja série triboelétrica). Observe o que acontece com as folhas de alumínio. Viu, elas se afastam! Sabe o porque disso? Vou contar:

Aproximando-se da esfera (ou anel) do eletroscópio o bastão de vidro eletrizado positivamente, ocorrerá indução eletrostática na parte metálica do aparelho: os elétrons livres serão atraídos para a esfera, fazendo assim aparecer nas folhas um excesso de cargas positivas. Estando as duas folhas eletrizadas com cargas positivas, irão se repelir.

Experimento 2
Montar e experimentar com a lâmpada incandescente

a- Tire o plástico das extremidades livres do cordão de força (cerca de 2cm);
b- Ligue essas extremidades desencapadas nos terminais do soquete da lâmpada (use os parafusos);
c- Com um pequeno parafuso para madeira, fixe o soquete na base de madeira;
d- Enrosque a lâmpada no soquete;
e- Cubra a parte de vidro da lâmpada com papel alumínio (não deixe tocar na parte metálica da lâmpada);
f- Tire o plástico das duas extremidades do fio de cobre flexível (cerca de 2cm);
g- Com fita gomada (Durex) fixe uma das extremidades desse fio flexível na cobertura de alumínio.

Veja se ficou conforme ilustramos abaixo, à esquerda:

Ligue a extremidade livre do fio de cobre flexível na esfera (ou anel) do eletroscópio, conforme ilustramos acima, à direita. Espete o plugue do cordão de força na tomada de 117 V da rede elétrica domiciliar. Observe as folhas de alumínio. Viu elas se afastarem?
Quando ligamos a lâmpada incandescente, inicia-se a emissão de elétrons pelo filamento aquecido ao branco (cerca de 2500 oC); esses elétrons emitidos eletrizam o alumínio que reveste a lâmpada e sua carga é denunciada pelo afastamento das folhas do eletroscópio.
NOTA: Se o eletroscópio estiver previamente eletrizado positivamente, ao ligar a lâmpada (e conectando o fio ao eletroscópio), inicialmente as folhas irão fechar, para depois abrir novamente. Primeiro descarrega a carga positiva, depois carrega com carga negativa.

Experimento 3
Comportamento da lâmpada néon

A pequena lâmpada néon (NE1 ou NE2) consiste numa pequena ampola de vidro com dois terminais de acesso. No interior, esses terminais são soldados a dois minúsculos cilindros metálicos colocados paralelamente um ao outro, sem se tocarem. O ar é retirado do interior da ampola e substituído por pequena quantidade de gás néon a baixa pressão. Sob tensão elétrica de cerca de 80 V entre seus terminais, o campo elétrico entre os eletrodos cilíndricos ioniza o gás néon envolvente e esse passa a exibir uma coloração alaranjada. Se a tensão aplicada é alternada, ambos os cilindros brilham; se é contínua, apenas um dos cilindros brilhará.

Ligando-se essa lâmpada néon (apenas um de seus terminais) ao fio flexível que vem da cobertura da lâmpada e o outro terminal a qualquer dos parafusos do soquete, um dos cilindros da lâmpada brilhará acusando dois fenômenos: o da existência de elétrons no circuito (emitidos do filamento) e a denúncia de que a corrente circulante é contínua (pois apenas um dos cilindros na néon brilha); houve retificação da corrente. Eis o circuito:

O circuito evidencia a ação de um diodo retificador de corrente elétrica.

Experimento 4
Aquecedor elétrico e eletrômetro

Material
Aquecedor elétrico (e seu soquete, já dotado do cordão de força); embalagem cilíndrica de alumínio; alfinetes longos; base isolante e eletrômetro.

Montagem

O resistor de níquel-cromo (usado nos aquecedores de ambiente ¾ ou de salgadinhos em vitrines de lanchonetes), ligado na rede elétrica domiciliar é levado ao laranja-vermelho (efeito Joule), com viva emissão de elétrons (efeito termoelétrico ou efeito Edson). 
Um tubo de alumínio polido (envoltório de 'bons' charutos) dotado de pontas (alfinetes longos) é disposto a poucos centímetros do elemento aquecedor. Este tubo é ligado ao eletrômetro. O desvio da agulha indica que houve emissão de elétrons.

Variante (mais sensível) para os experimentos Nº 37 e Nº 54:


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