02 - DESCARGA EM GASES SOB PRESSÃO ATMOSFÉRICA (beta2)

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
CURSO DE ENGENHARIA 
 
FÍSICA EXPERIMENTAL 3 
Turma nº: 1019 
Experiência nº: 02 
17/08/2015 
Nome da experiência: Descarga em gases sob 
pressão atmosférica 
 
 
Professor: Rufino 
Alunos: Daniele Quaranta 
Julio Lira 
Marcos de Souza 
Mauricio P. Junior 
 
 
Introdução 
 
Desenvolvimento Teórico 
 
Material utilizado 
Um gerador do tipo Van Der Graaff 
Uma esfera metálica com bastão 
Uma conexão com pinos banana 
 
Resultados 
A experiência foi realizada primeiramente pelo professor pelo numero reduzido de 
aparelhos, podendo os alunos depois realizar a mesma. 
Alguns alunos foram convidados a encostar a mão no aparelho, o que ocasionou 
choque próximo ao que se leva ao pegar em aparelhos elétricos com a mão molhada ou pés 
descalços. 
O que foi observado foi a formação da luz azulada em formato de raio e juntamente 
com a luz o barulho de estalos. 
A luz pode ser vista na foto apresentada abaixo. 
 
 
 
Figura 01: Foto do raio azulado formado com 
a experiência 
 
Discussão de Resultados 
 
1. O que se entende por campo elétrico? 
Chama-se Campo Elétrico o campo estabelecido em todos os pontos do espaço sob a 
influência de uma carga geradora de intensidade Q, de forma que qualquer carga de prova de 
intensidade q fica sujeita a uma força de interação (atração ou repulsão) exercida por Q. 
 
 
Figura 02: Representação de um campo elétrico 
por linhas imaginárias 
 
2. Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo? 
O trabalho realizado sobre uma partícula de prova por um campo conservativo 
independe da trajetória da partícula. Exemplo: o trabalho para deslocar uma massa sob o 
efeito de um campo gravitacional de um ponto A até B independe da trajetória de A até B: 
depende apenas da distância entre A e B. 
Exemplo de campo conservativo: o campo gravitacional. O campo elétrico é outro 
exemplo de campo conservativo. 
Mas nem todo o campo é conservativo. Exemplo de campo não conservativo: o campo 
magnético. 
 
Matematicamente diz-se que o campo conservativo tem seu rotacional nulo. Também 
é dito que o campo é irrotacional. Muito embora esta seja uma exigência apenas pois nem 
todo campo de rotacional nulo será conservativo. 
3. O que se entende por linhas de força de um campo elétrico? 
As linhas de força (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes aos vetores no 
campo elétrico em cada ponto do espaço sob influência elétrica e no mesmo sentido dos 
vetores do campo elétrico. 
 
4. Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico 
a) Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas: 
 
 
Figura 03: Imagens de linhas de força 
 
b) As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico: 
 
 
 
Figura 04: Linhas de forças tangentes ao campo elétrico 
 
A cada ponto do campo associa-se um vetor E. 
A linha de força é tangente ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos. 
 
c) Duas linhas de força nunca se cruzam: 
Por um ponto de um campo elétrico não podem passar duas linhas de força. Portanto, 
duas linhas de força não podem se cruzar. 
 
Porque as linhas não se cruzam? 
 
Figura 05: Linhas de força não se cruzam 
 
Duas linhas de força de um mesmo campo elétrico nunca se cruzam. A demonstração 
dessa propriedade se faz por absurdo. Suponhamos que duas linhas de força (1) e (2) se 
cruzassem no ponto A. Como em cada ponto o vetor campo é tangente à linha de força, 
concluiríamos que existiria um vetor ⃗⃗⃗⃗ tangente à linha de força (1), e um vetor ⃗⃗⃗⃗ tangente 
à linha de força (2). Logo, no mesmo ponto A existiriam dois campos, ⃗⃗⃗⃗ e ⃗⃗⃗⃗ . Mas, isso não 
pode acontecer, pois pela propriedade fundamental do campo elétrico, em cada ponto só 
existe um vetor campo, perfeitamente determinado em intensidade, direção e sentido. 
 
 
5. Assinale a região onde o campo elétrico representado é mais intenso. 
 
6. Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de 
P1 e P5. 
 
7. Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, trace a possível 
trajetória que a mesma teria se: 
a. A carga fosse positiva 
b. A carga fosse negativa 
 
8. Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador 
eletrostático. 
 
9. Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera 
metálica da cúpula do gerador eletrostático. 
Ao aproximar a esfera da cúpula percebe-se um barulho de estalo e um raio azulado. 
Isso é a descarga elétrica. O ar entre a cúpula e a esfera virou condutor de eletricidade, o que 
permite a transferência de elétrons entre eles. 
 
10. Justifique o fato da mistura gasosa envolvente (ar atmosférico) passar de 
isolante para condutora de eletricidade. Faça a comparação com o fenômeno dos 
relâmpagos que ocorrem durante uma tempestade. 
 
11. Justifique o ruído e a cor azulada verificada durante a descarga elétrica 
ocorrida no ar. Qual é o sentido do raio azulado produzido (da cúpula para o bastão ou 
do bastão para a cúpula)? 
A descarga gerada é de grande intensidade e ocorrida em milésimos de segundos, o 
que causou a coloração azulada. De acordo com os estudos de espectro das cores, os tons 
azulados são aqueles de maiores intensidades. O som de estalo é a resultante da rápida 
expansão das moléculas de ar ao redor da esfera, devido ao rápido aquecimento. 
 
12. Explique o movimento de cargas durante a produção da descarga elétrica. 
 
A descarga elétrica ocorre porque as esferas estão carregadas com potencias 
diferentes, quando a esfera menos carregada se aproxima da mais carregada ocorre uma 
transferência elétrica por indução ocorrendo a descarga sendo conduzida pelo ar. 
 
13. Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surgem durante 
a descarga quando o fenômeno ocorre na natureza? 
Denomina-se como trovão o ruído e como relâmpago a cor azulada. O relâmpago 
ocorre quando à rápida movimentação dos elétrons. Como eles se movem muito rápido, 
também se aquecem, gerando barulho, no caso, o trovão. 
 
14. Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir 
sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade? 
Se o campo em um dielétrico se tornar muito intenso, começará a puxar elétrons e 
tornar o material isolante em condutor. O valor máximo que esse isolante (dielétrico) pode 
suportar é chamado de rigidez dielétrica 
 
Conclusão