Física Experimental 3 Van der Graaff

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Experiência nº 1
Nome da experiência:
Descarga em gases sob Pressão Atmosférica
	Professor:
	Alunos: 
Objetivo
- Entender o Conceito de carga elétrica
- Descrever e entender o fenômeno da Geração de cargas elétricas em um gerador do tipo Van der Graaff;
- Entender o Fenômeno da descarga elétrica e o mecanismo de transporte de cargas na atmosfera.
Lista de Materiais
- Um Gerador eletrotático do tipo Van der Graaff;
- Uma Esfera Metálica com Bastão;
- Uma Conexão com Pinos Banana
Montagem Experimental
Figura 1 Acelerador de Van der Graaff com esfera metálica
Procedimentos Experimentais e Perguntas (Conclusão)
1. Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletrostático
.
 
Quando se introduz um condutor carregado dentro de outro oco e é posto emcontato, toda a carga do primeiro passa ao segundo, qualquer que seja a carga inicial do condutor oco. Teoricamente, o processo poderia se repetir muitas vezes,aumentando a carga do condutor oco indefinidamente. Mas, existe um limite devido as dificuldades de isolamento da carga. Quando é elevado o potencial, o ar que rodeia se torna condutor e começa a perder carga.
 
 A diferença entre a Cubeta de Faraday e o gerador de Van der Graaff, é que na primeira a carga é introduzida de forma discreta enquanto que no segundo, é introduzido no condutor oco de forma continua mediante uma cinta transportadora
 
2. Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esferametálica da cúpula do gerador eletrostático
 
Quando o bastão de metal é colocado perto da Esfera de metal se a diferença detensão entre o bastão de metal e a esfera de metal chegar a atingir 30,000 Voltspor centímetro de ar seco. Uma corrente flui da esfera de metal para o bastão de metal, através do ar seco.
 
3. Justifique o fato da mistura gasosa envolvente (ar atmosférico) passar de isolante para condutor e eletricidade. Faça uma comparação com o fenômeno dos relâmpagos que ocorrem durante uma tempestade?
Suponhamos que um campo elétrico seja aplicado a um corpo isolado, colocando-o entre dois polos eletrizados e de sinais opostos (no caso em questão, o chão e as nuvens). Nestas condições, uma força elétrica atuará sobre todos os elétrons do isolante, o ar, tendendo a arrancá-los dos seus átomos.
 
Sendo o campo aplicado suficientemente intenso, os elétrons serão arrancados e tornam-se elétrons livre, criando-se assim um grande número de íons no ar, alguns positivos e outros negativos.
 
Devido aos íons presentes no ar, ele se torna condutor de eletricidade, permitindo assim o surgimento da corrente elétrica (no caso em questão, do raio). Processo semelhante pode ocorrer em qualquer outro isolante, dependendo apenas do valor do campo elétrico aplicado.
 4. 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)?
Quando ocorre a descarga através da formação de um fino canal ionizado no ar, o ar no interior desse canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus Celsius. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da descarga e, portanto há uma rapidíssima elevação da temperatura do gás dentro do canal no momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gás, a pressão cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido à elevação da pressão se expande violentamente, produzindo uma expansão brusca. 
O estalo que ouvimos é decorrência dessa expansão brusca, uma pequena explosão que gera uma onda sonora. Quando a energia passa por ele, ioniza as moléculas de ar. Os átomos estimulados recebem energia suficiente para liberar elétrons permitindo a passagem da corrente. Quando os elétrons voltam para sua respectiva camada de valência, emitem de volta a energia em forma de luz visível, no caso, numa freqüência azulada. O sentido do raio azulado produzido pelo gerador de van der graaff é da cúpula para o bastão, pois, O aparelho (gerador de vandergraf ) em funcionamento produz carga estática, e essa carga é distribuída para o Bastão. Com a aproximação do bastão a carga concentrada no exterior da esfera eletrizada é transferida ,passando uma corrente elétrica estática para o Bastão. 
5- Explique o Movimento de Cargas durante a produção da Carga Elétrica
A descarga elétrica é o movimento de cargas elétricas orientadas entre dois pontos onde exista ddp. Durante a descarga, um grande número de cargas elétricas é transferido numa única direção para diminuir o desequilíbrio elétrico entre dois pontos, O deslocamento de cargas elétricas entre dois pontos onde existe uma ddp é denominado de corrente elétrica. A partir da definição de corrente elétrica, pode-se concluir que orelâmpago é uma corrente elétrica que ocorre devido à tensão elétrica existente entre as nuvens. Durante o curto tempo de duração de um relâmpago, um grande número de cargas elétricas flui de uma nuvem para outra. Dependendo da grandeza do desequilíbrio elétrico entre as duas nuvens, a descarga (corrente elétrica) entre 
elas pode ter maior ou menor intensidade.