Relatório Experiência 2

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma nº 3049
Experiência nº 02
Nome da experiência: DESCARGA EM GASES SOB PRESSÃO.
			Professor: Gilberto Rufino
	Alunos: Bruno Mesquita
		 201202193722			 Daniel de Abreu
		 201201608198
		 Renan Cardoso
 201309050953
			
				
1. OBJETIVO:
Observar os canais de força criados por descargas elétricas através do equipamento “Gerador de Van de Graaf”, e visualizar o comportamento e os efeitos da criação de canais de descargas causada pelo acúmulo de cargas em uma esfera metálica oca quando aproximado com um eletrodo.
2. MATERIAL NECESSÁRIO:
1 Gerador de Van de Graaf (figura 1);
1 Bastão de madeira (isolante) com esfera metálica.
Bastão com esfera
Gerador de “Van de 
Graaf
”(figura 1)
3. PROCEDIMENTO:
Nesta atividade, duas esferas metálicas imersas no ar atmosférico, serão submetidas a uma diferença de potencial na ordem de 240.000 volts. Estas esferas, denominadas eletrodos, serão conectadas ao gerador eletrostático e afastadas entre si de uma distância d.
– O que se entende por campo elétrico? Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?
Segundo o experimento realizado, o campo elétrico é um campo de força provocada pelo atrito exercida pela correia esticada do Gerador de Van de Graaff, transportando assim as cargas armazenadas em sua superfície, disponibilizando uma ação da força elétrica da atração e da repulsão. Pelo fato de não ter alterado a energia mecânica do corpo que se desloca e porque existe um potencial associado a cada ponto do campo, ou a existência de superfícies equipotenciais dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo, ou seja, não dissipa a energia, a conserva.
- O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
Na lei de Gaus vimos que as linhas de campo de cargas podem ser positivas e negativas.
- Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico.
As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico; 
Duas linhas de força nunca se cruzam;
A intensidade do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas de força.
3.4 - Na Figura 2, se encontram representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.
3.4.1 - Assinale a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.
Sabendo que a força resultante é calculada como o inverso do quadrado da distancia, então quanto mais próximo a “X” maior será a força de atração ou repulsão.
3.4.2 - Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5.
	
3.4.3 - Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, trace a possível trajetória que a mesma teria se:
A carga fosse positiva
+
A carga fosse negativa.
-
4.0 - MONTAGEM.
Ligue a chave, no painel frontal e gire o botão de velocidade para a aceleração máxima. Regule a pressão das palhetas sobre a correia de borracha, aumentando o atrito, sem que esta pare de se movimentar.
Aproxime a esfera menor da cabeça do gerador.
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 em contato, 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 às dificuldades de isolamento da carga. Quando é elevado o potencial, o ar que o rodeia se torna condutor e começa a perder carga.
2 – Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera metálica da cúpula do gerador eletrostático.
Quando o bastão de metal é colocado perto da Esfera de metal se a diferença de tensão entre o bastão de metal e a esfera de metal chegar a atingir 30,000 Volts por 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 condutora de 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 aso 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.
- 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 coloração azulada da descarga se dá pelo fato de ser um "jato" de grande intensidade em um curto intervalo de tempo, e de acordo com o espectro das cores, tons azulados demonstram maior intensidade, o que acontece em nossa descarga. O ruído grave que escutamos é devido ao rápido aquecimento e expansão das moléculas de ar ao redor da esfera, isso no momento em que sua rigidez é quebrada.
- Explique o movimento de cargas durante a produção da descarga elétrica.
Essas descargas elétricas se dão pelo fato de que ambas as esferas estão em potenciais diferentes, e elas nada mais são do que um "salto de elétrons" de uma esfera para a outra, numa tentativa de equilibrar as cargas delas; o corpo "neutro" ou menos carregado é induzido por aquele que possui mais elétrons livres (está mais carregado), eletrizando-o pelo processo de indução, havendo então a descarga. No momento da mesma, o ar deixa de ser um isolante e passa a ser um condutor, pois tem sua rigidez dielétrica quebrada, sendo o meio material onde a descarga se propaga.
- Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surgem durante a descarga quando o fenômeno ocorre na natureza?
Quando a descarga ocorre devido à eletricidade estática em nuvens, o canal ionizado é muito maior e a energia liberada é muitas ordens de grandeza maior do que a energia liberada em um pequeno gerador de van der Graaff. A expansão brusca do canal ionizado é então uma verdadeira explosão, gerando uma onda sonora de grande intensidade, o trovão. 
- No momento em que o gás deixa de ser isolante, o campo elétrico possui um certo valor entre os eletrodos.
Utilizando a fórmula: E= KQ/r², onde:
 K= constante eletrostática
Q= valor da carga
 	R= raio
- Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade?
É chamado de Rigidez Elétrica, que é a capacidade que um campo elétrico tem de suportar a movimentação intensa ou moderada de elétrons (puxar ou empurrar elétrons para fora das moléculas) sem se romper. Caso ultrapasse o limite de Rigidez Elétrica o material terá sua propriedade elétrica (condutor ou isolante) alterada.