Fisica Exp. lll - Relatório Campo elétrico

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Física Experimental III
Campo Elétrico
 XXXXXXXX - Matrícula
 XXXXXX - Matrícula
 
Data: 29/08/2014
ÍNDICE
1 – Objetivo 
2 – Introdução 
3 – Lei de Coulomb
4 – Verificação do campo elétrico através do gerador de Van de graaff 
5 – Contextualização de campo elétrico na industria do Petróleo. 
6 – Conclusão 
7 – Bibliografia 
1 – Objetivo:
Entender os princípios físicos e cálculos da intensidade do campo elétrico através da carga geradora. 
Verificar a presença do campo elétrico através do gerador de Van de graaff
Contextualizar o campo elétrico na indústria do Petróleo
2 – Introdução:
A principal característica de uma carga elétrica é a sua capacidade de interagir com outras cargas elétrica (atraindo-as ou repelindo-as, dependendo dos seus sinais).  Esta capacidade está relacionada ao campo elétrico que estas cargas geram ao seu redor, como se fosse uma "aura" envolvendo-as.  Este princípio de repulsão ou atração geram forças que podem ser calculadas através da lei de coulomb. 
3 – Lei de Coulomb
Uma carga  Q  sempre gera um campo elétrico ao seu redor, que é invisível mas existe; ele pode ser percebido se colocarmos uma outra carga q (denominada carga de prova) nas proximidades desta. Esta carga de prova q  será atraída ou repelida, dependendo do seu sinal, e a força elétrica responsável por isso pode ser calculada usando-se a Lei de Coulomb.
Podemos também, calcular o valor do campo elétrico presente em uma região do espaço; pegando uma carga de prova q de valor conhecido e coloque-a em uma região do espaço onde exista um campo elétrico. Ela certamente será atraída ou repelida, ou seja, em ambos os casos haverá uma força elétrica F que agirá sobre a pequena carga q. Se soubermos o valor desta força, poderemos calcular o valor do campo elétrico usando a expressão:
E é o valor do campo elétrico, e sua unidade é N/C (Newton por Coulomb) F é o valor da força elétrica, em Newtons (N) que atua sobre a carga c de prova q, medida em Coulomb (C).
Obs:  Aqui não é necessário saber o valor da carga Q geradora do campo elétrico, mas somente da carga q que foi colocada próxima do mesmo.
Cálculo do campo elétrico através da carga geradora (Q)
Deve-se saber antes, que:
Cargas negativas geram campos de aproximação (ou seja, o vetor vetor campo elétrico sempre aponta para a carga geradora). Podemos ver que o vetor campo elétrico E existente no ponto P.
Cargas positivas geram campos de afastamento (ou seja, o vetor vetor campo elétrico aponta para o sentido contrário ao do centro da cerga carga geradora). Podemos ver que o vetor campo elétrico Eexistente no no ponto P.
A maneira para se calcular a intensidade de um campo elétrico, em um ponto P qualquer, usando a carga geradora Q, é usando a equação a seguir:
Aqui K é a constante eletrostática, que vale 9 x 109 Nm2 /C2.  Q é o o valor da carga geradora, em Coulomb, e d  é a distância em metros metros entre a carga geradora e o ponto onde queremos calcular o valor valor do campo elétrico E.
4 – Verificação do campo elétrico através do gerador de Van Der Graaf 
4.1 – Material utilizado:
Gerador de Van Der Graaf 
4.2 - Descrição experimental:
4.2.1 - Ligar o Gerador.
4.2.2 - Solicitar à alguma pessoa com cabelos secos encostar a mão na cúpula metálica do gerador. 
4.2.3 - Observar reação dos cabelos. 
4.3 – Descrição do processo das cargas paso a passo. 
4.3.1 - Rolete inferior adquire carga por atrito com a correia. 
Após o motor ser ligado, o rolete inferior começa a rodar a correia. Por atrito, acumula-se carga na borracha. O sinal da carga depende das posições da borracha e do material do rolete inferior na série triboelétrica. Essa série é simplesmente uma lista de materiais ordenados segundo a carga relativa que adquirem quando atritados dois a dois. Para simplificar, vamos supor que seja positiva na correia e negativa no rolete.
4.3.2 - Surge campo elétrico intenso entre rolete e escova, ionizando o ar.
Como a correia é relativamente grande e está em movimento, a concentração de cargas
é muito maior no rolete do que na correia. Por causa disso, o campo elétrico do rolete é
muito maior do que o da correia no local onde eles se tocam. Há duas conseqüências
importantes devido à grande carga negativa no rolete:
• As cargas negativas (elétrons) do rolete repelem os elétrons próximos das pontas da
escova inferior. Isso ocorre, pois a escova é metálica, e os elétrons são bastante móveis
em metais, se movendo em direção à outra ponta da escova (conectada ao solo). Assim,
a escova inferior fica carregada positivamente.
• Os elétrons do rolete ionizam (retiram elétrons) as moléculas do ar, deixando a região
entre o rolete e a escova com elétrons livres e átomos do ar positivamente carregados.
Os elétrons do ar são repelidos pelos do rolete e são atraídos pelas cargas positivas da
ponta da escova; os átomos positivos do ar são atraídos pelo rolete, que tem carga
negativa.
4.3.3 - Cargas elétricas são transportadas para cima pela correia. 
Quando os átomos positivos do ar vão em direção ao rolete, entram em contato com a correia, que está na frente. Isso deixa a correia com carga positiva, que é levada para cima, se afastando do rolete inferior.
4.3.4 - Esfera fica carregada.
A correia, carregada positivamente, atrai elétrons para a ponta da escova superior.
Novamente, os átomos do ar são ionizados: os elétrons do ar se movem para a correia, e
os átomos positivos são atraídos para a escova. Quando um objeto carregado toca o lado
de dentro de um material condutor, este irá retirar toda a carga, deixando o objeto
neutro. Esse excesso de carga vai para a superfície mais externa do condutor. Portanto,
a esfera metálica (ou lata de refrigerante) fica positivamente carregada.
4.3.5 - Repetição do ciclo.
Todo o ciclo repete, porque a correia desce neutra (ou negativamente carregada,
dependendo do material do rolete superior). Logo, a esfera metálica ficaria cada vez
com mais carga. Mas, como há perdas, existe um limite para a carga da esfera.
5 – Contextualização de campo elétrico na indústria do Petróleo. 
Quando abastecemos nossos veículos nos postos de gasolina, não imaginamos o processo complexo para transformar o produto bruto/base (Petróleo) em seus derivados. 
O Petróleo é retirado do fundo das rochas de subsuperfície por meio de intervenções com sondas de perfuração, completação e produção e estas são energizadas por meio de motores e geradores elétricos que tem o campo elétrico como meio físico de transformação de energia elétrica em energia cinética e vice-versa. 
O funcionamento dos motores elétricos está baseado nos princípios do eletromagnetismo, mediante os quais, condutores situados num campo magnético e atravessados por corrente elétrica, sofrem a ação de uma força mecânica, força essa chamada de torque. 
Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os 
principais são os de corrente contínua e de corrente alternada. Os motores de corrente contínua são mais caros, pois é necessário um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente contínua. Já os motores de corrente alternada são mais baratos e os mais utilizados, pois a energia elétrica é distribuída em forma de corrente alternada, reduzindo assim seu custo. 
- Corrente contínua: corrente na qual possui fluxo contínuo e ordenado de elétrons sempre na mesma direção.
- Corrente alternada: é uma corrente cuja magnitude e direção varia ciclicamente.Ou seja, há variação de corrente elétrica, ao contrário da corrente contínua.
05 – Resultados e Conclusões:
Após o experimento, verificamos que a principalmente a Lei de Coulomb é quem nos ajuda a entender os princípios físicos e cálculos da intensidade do campo elétrico, através de uma carga geradora.
Com o uso do gerador de Van Der Graaf, verificamos a presença do campo elétrico passo a passo ( 1- Rolete inferior adquire carga por atrito com a correia; 2- Surge campo elétrico intenso entre rolete e escova, ionizando o ar; 3- Cargas elétricas são transportadas para cima pela correia; 4- Esfera fica carregada e 5- Repetição do ciclo).
Na indústria do Petróleo existem vários exemplos de aplicação do campo elétrico. Exemplo: campo elétrico -> energia elétrica -> energia mecânica.
06 – Bibliografia 
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/GuilhermeC-Landers_F609_RF2.pdf
http://www.brasilescola.com/fisica/eletricidade-acionamento-motores-eletricos.htm
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