Relatório DESCARGA EM GASES SOB PRESSÃO ATMOSFÉRICA

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FACULDADE ESTÁCIO SÃO LUÍS
DISCIPLINA: FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL III
PROFESSOR: WELLINGTON SANTOS
descarga em gases sob pressão atmosférica
Data de Realização do Experimento N° 01: 22/02/17
SÃO LUÍS
2017
	
	FACULDADE ESTÁCIO SÃO LUÍS
DISCIPLINA: FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL III
PROFESSOR: WELLINGTON SANTOS
descarga em gases sob pressão atmosférica
Participantes: Johnatan, Josilene Diniz, Miracy Mendes e Renata Lopes
SÃO LUÍS
2016
Sumário
Introdução
Cargas elétricas
Quando o ar está seco, é possível produzir fagulhas esfregando os pés em um tapete e aproximando a mão de uma maçaneta, de uma torneira ou mesmo de uma pessoa. Também podem surgir centelhas quando você despe um suéter ou remove as roupas de uma secadora.
Esses exemplos revelam que existem cargas elétricas no corpo humano, nos suéter, nos tapete, etc. Na verdade, todos os corpos contêm muitas cargas elétricas. A carga elétrica é uma propriedade intrínseca das partículas fundamentais que é feita a matéria; em outras palavras, é uma propriedade associada à própria existência das partículas. [1]
A grande quantidade de cargas que existem em qualquer objeto raramente pode ser observada porque a maioria dos objetos contém quantidades iguais de dois tipos de cargas: positivas e negativas. Os termos “positivo” e “negativo” foram criados por Benjamin Franklin.
Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem . Um corpo com quantidades iguais dos dois tipos de cargas é eletricamente neutro; um corpo com excesso de carga positiva ou negativa está eletricamente carregado. [1]
Condutores e não condutores
Os materiais podem ser classificados de acordo com a facilidade com a qual as cargas elétricas se movem no seu interior. Nos condutores como o cobre, o corpo humano e a água de torneira as cargas elétricas se movem com facilidade. Nos não condutores também conhecidos como isolantes como plástico, borracha, vidro e água destilada as cargas não se move. Os semicondutores como silício e germânio possuem propriedades intermediárias. Os supercondutores são condutores perfeitos, as cargas se movem sem nenhuma resistência. 
O comportamento dos condutores e não condutores se deve à estrutura e propriedades elétricas dos átomos. Os átomos são formados por três tipos de partículas: os prótons que possuem cargas positivas, os elétrons que possuem cargas negativas e os nêutrons que não possuem cargas. [1]
Gerador de Van de Graaff
O Gerador Van de Graaff é uma máquina que utiliza uma Correia Móvel para acumular Tensão Electrostática muito alta na cavidade de uma Esfera de Metal.
Robert Van de Graaff (1901-1967), físico Americano, foi o criador do instrumento. Ele construiu o primeiro destes geradores, por volta de 1930, para acelerar Partículas Atómicas, (Fig. 1) [2]
Figura 1: Robert J. Van de Graaff e uma das primeiras versões do Gerador Van de Graaff
Fonte:http://macao.communications.museum/por/Exhibition/secondfloor/moreinfo/2_3_7_VanGraafGenerator.html.
No ano de 1929 nos Estados Unidos, o físico americano Robert Van De Graaff através de várias experiências feitas, criou o gerador de Van Der Graf, que leva o seu nome. Esse tipo de gerador de carga eletrostática tinha como objetivo produzir Cargas estáticas em grande quantidade a fim de criar potenciais elétricos elevados. [2]
Descargas nos gases a alta pressão
As descargas nos gases à alta pressão podem ser estudadas no próprio ar atmosférico. Ligam-se dois eletrodos aos polos de um gerador, para se estabelecer uma diferença de potencial entre êles. Quando a diferença de potencial atingir um valor elevado, de alguns milhares de volts, há a descarga no gás. [3]
Figura 2 - Posição das cargas elétricas positivas (anodo) e negativas cátodo.
Fonte: http://efisica.if.usp.br/moderna/conducao-gas/cap1_06
2. Objetivo
O objetivo deste experimento é identificar os catodos e anodos como também classificar os gases como condutores e as condições necessárias para que se estabeleça uma descarga elétrica desse gás sob pressão atmosférica.
3. Materiais Utilizados
01 gerador eletrostático (fig. 3);
01 esfera auxiliar de descarga (fig. 3);
01 conexão elétrica com pinos de pressão (fig. 3);
Corpo de prova (fig. 4)
 Figura 3 Figura 4
 
Fonte: Autor
4. Procedimento Experimental
Inicialmente ajustou-se as correias e as hastes que as aproximam afim de causar atrito entre ambas, colocando a cúpula logo pós as correias ajustadas ligou-se o gerador a uma frequência de 6 rpm. As correias começaram a girar começando um processo de eletrização gerando assim um campo elétrico. 
Então pegou-se o corpo de prova e aproximou-se da cúpula, observou-se nesse momento que o corpo de prova era atraído pela cúpula gerando raios (estalos) em torno de toda cúpula onde era aproximado o corpo de prova. (Fig. 5)
Figura 5 – Aproximação do corpo de prova à cúpula do gerador.
 Fonte: Autor
5. Questionário
5.1 O que se entende por campo elétrico? Porque dizemos que o campo elétrico é um campo conservatório?
É a força eletrostática entre duas cargas onde uma produz um campo elétrico no espaço em volta. O campo é conservatório pois não cria cargas apenas transfere cargas de um corpo para o outro neutralizando os dois corpos. 
5.2 O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
Linhas de campo elétrico é uma forma de visualizar a orientação e a intensidade dos campos elétricos. Essas linhas começam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.
5.3 Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico:
Linhas do campo de sinais contrários tendem a se ligarem através da atração feita entre elas, já as de mesmo sinal se repelem.
Essas linhas são sempre perpendiculares
As linhas do campo elétrico não se cruzam pois são tangentes ao vetor campo elétrico.
5.4 Assinale a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.
A região mais intensa é no Ponto 3, pois está mais próximo da extremidade e sua força é mais intensa no corpo de prova
5.5 Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalado P1 a P5.
5.6 Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, trace a possível trajetória: a que a mesma teria se: 
A carga fosse positiva? 
A carga for negativa
5.7 Ligue o aparelho e aproxime a esfera menor da esfera do gerador. Observe o fenômeno e procure justifica-lo.
Ao aproximar o corpo de prova da cúpula do gerador observou-se a produção de raios(estalos), isso ocorreu pois a cúpula estava eletrizada positivamente e tudo que se aprxima nesse momento absorve também essa carga.
5.8 Justifique o fato da mistura gasosa envolvente (ar à pressão atmosférica) passa de isolante para condutora de eletricidade.
Ao inserirmos um certo condutor carregado no interior de outro condutor oco e eles e começarem a interagir através do contato, toda a carga elétrica do primeiro é transferida ao segundo, não importa qual seja a carga que o condutor oco possuía incialmente. Se esse processo for repetido diversas vezes constantemente, vai ocorrer um aumento de carga do condutor oco extremamente. Porém, há uma limitação por causa das complicações de Isolamento da carga. No processo de elevação do potencial, o ar que se encontra rodeando dentro do condutor oco se transforma em condutor e Começa a dissipar carga. 
5.9 Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade?
Quando um dielétrico modifica a intensidade de seu campo, iniciará o processo de atrair (ou expelir para o campo de sinal contrário) elétrons completamente para fora das moléculas e o material tornar-se-á condutor. O maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um certo um material isolante sem que esse material conduza eletricidade chamasse rigidezdielétrica.
5.10 Justifique o ruído e a cor azulada verificados durante a descarga elétrica no ar:
O ruído se dá pela sucessão de descargas rápidas, nas quais é emitida uma luz azulada característica, chamada centelha. A centelha, que todos conhecem, é luz emitida durante a ionização das moléculas.
5.11 Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surge durante a descarga, quando o fenômeno ocorre na natureza?
Relâmpagos e raios: Os raios são descargas em centelha, que se dão entre duas nuvens, ou entre uma nuvem e a Terra.
6. Conclusão
Através desse experimento feito com gerador de Van Der Graaff foi possível analisar e observar o processo de descarga em gases sob pressão atmosférica, conclui-se que em torno da cúpula do gerador houve a formação do um campo elétrico apontando para fora da cúpula.
Observou-se ainda de forma bem clara, a transferência de elétrons pelo ar através dos “estalos” azulados evidenciando uma descarga elétrica, a medida que aproximava-se o corpo de prova a cúpula do gerador esse formava faíscas contínuas. Notou-se ainda a força de atração entre as esferas comprovando também que os corpos com cargas elétricas diferentes se atraem.
7. Referências
 [1] Halliday&Resnick e Jear Walker, Fundamentos de Física – Gravitação, Ondas e Termodinâmica – volume 2, 9ª Edição. Rio de Janeiro – LTC, 2013.
[2]http://macao.communications.museum/por/Exhibition/secondfloor/moreinfo/2_3_7_VanGraafGenerator.html. Acesso: 25/02/17
 [3] http://efisica.if.usp.br/moderna/conducao-gas/cap1_06. Acesso: 25/02/17