FísicaExp3_Rel1 - Descarga em gases

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CAMPUS PRAÇA IX
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA 
DESCARGA EM GASES SOB PRESÃO ATMOSFÉRICA
Autores:Daniela de Barros Faria das Chagas-201301265251
 Victor Couto Alves-201301089991
Turma:3027
Professor:Jorge Antunes Mattos
Rio de Janeiro
13/08/2014
RESUMO
Demonstrar visualmente a existência das linhas de força através do mapeamento de campo elétrico gerado pela produção de uma tensão com um gerador de Van de Graaf excitando eletrodos de formatos diferentes, interpretando o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes configuração das linhas de forças entre eletrodos de formatos diferentes e Interpretar o comportamento do campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes.
INTRODUÇÃO
Um gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática que foi inventada pelo engenheiro estado-unidense descendente de holandeses, Robert Jemison van de Graaff por volta de 1929. A máquina foi logo empregada em física nuclear para produzir as tensões muito elevadas necessárias em aceleradores de partículas.
Versões pequenas do gerador de van de graff são freqüentemente vistas em demonstrações sobre eletricidade, produzindo o efeito de arrepiar os cabelos de quem tocar na cúpula, isolado da terra, pois o cabelo fica eletrizado com cargas da mesma polaridade, que conseqüentemente se repelem.
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
. 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 eletrodo cátodo e o eletrodo ânodo A cabeça esférica do gerador funcionará como um eletrodo denominado cátodo (eletrodo negativo), sua base inferior (sem ligação terra) é o eletrodo denominado ânodo (eletrodo positivo). 
 
Fig. 1 – Gerador Van Der Graaf
Fatores que influenciam na condutividade de um gás:
• Diminuindo a pressão, a condutividade elétrica do gás aumenta.
 • A condutividade de um mesmo gás depende da pressão a que está submetido para se enquadrar como condutor ou isolante. 
• Para uma pressão fixa, diminuindo a distância entre os eletrodos, a capacidade do gás se tornar condutor aumenta. 
• Sob a mesma pressão, a condutividade de um mesmo gás depende da distância entre os eletrodos nele imersos para se enquadrar como condutor ou isolante. Geralmente, pressões de uma ou mais atmosferas são consideradas pressões alta, como nesta atividade operamos com ar atmosférico, consideramos nosso experimento realizado sob pressão alta. Achamos oportuno salientar que os gases, condutores de terceira espécie, não observam a lei de Ohm e, dependendo das condições de pressão e distância entre os eletrodos, podem ser condutores ou isolantes.
Figura 2: Gerador de Van de Graaff
No gerador eletrostático, uma correia isolante recebe cargas superficiais que passam a ser transportadas a outro eletrodo, onde são removidas (como uma escada rolante transporta pessoas). Caracterizando-se assim uma corrente elétrica suficiente para gerar uma voltagem elevada por um curto período de tempo. O gerador eletrostático (Van de Graaff) pode ser entendido como uma esfera metálica isolada da terra que é permanentemente carregada
(positiva ou negativamente) através desta correia., Por sua vez, esta correia, é carregada pelo atrito entre a polia e a correia (como se alguém continuamente esfregasse um bastão de plástico em um pedaço de feltro e encostasse o bastão na correia). 
Potencial elétrico – superfície equipotencial - é a propriedade com que um corpo energizado tem de conseguir realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico. Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto.
Campo elétrico - linha de força - Um campo eléctrico é o campo de força provocada por cargas eléctricas (eletrons, protons ou ions) ou por um sistema de cargas. Cargas eléctricas num campo eléctrico estão sujeitas a uma força eléctrica. A fórmula do campo eléctrico é dada pela relação entre a força eléctrica F e a carga de prova q
O conceito de Campo Elétrico pode ser obtido a partir da Lei de Coulomb:
Onde K é a constante de Coulomb. No referencial da carga q1 temos:
No vácuo e no SI, K0 :
Também é possível calcular o campo elétrico a partir da diferença de potencial:
DESCRIÇÃO DO APARATO EXPERIMENTAL
 -Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
 -Uma esfera metálica com bastão
 -Uma conexão com pinos banana
RESULTADOS E DISCUSSÃO DO RESULTADO
1-Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletrostático?
Um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.
2-Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera metálica da cúpula do gerador eletrostático?
Os elétrons carregados na cúpula são descarregados na esfera que e neutra, para que o sistema entre em equilíbrio, pois ar foi ionizado negativamente e então ocorre descargas em ambos os sentidos com cargas negativas e positivas em sentidos opostos.
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.
Devido a ionização do ar causada pela reação do nitrogênio com os elétrons gerados.
4-Justifique o ruído e a cor azulada verificada produzido(da cúpula para o bastão ou do bastão para a cúpula)?
O ruído é gerado pela rápida dilatação do ar e a cor azulada é devido ao principal componente do ar que é o nitrogênio,que corresponde a onda comprimento de onda azulado.
5-Explique o movimento de cagas durante a produção de descarga elétrica ?
A cúpula armazena cargas negativas,gerando um campo elétrico ionizado com cargas positivas ao redor da cúpula .Gerando uma descarga bidirecional,cargas positivas para a cúpula e negativas para a esfera.
CONCLUSÃO
Na seguinte experiência com bastão, visualizou-se a transferência de elétrons pelo ar, através da cor azulada, ou seja, o feixe de luz azulada evidencia uma descarga elétrica. Descobriu-se, também, o propósito do gerador de Van de Graaff, que é produzir diferença de potencial com altíssima voltagem, para fins didáticos.
BIBLIOGRAFICA
http://www.feiradeciencias.com.br/sala11/11_03.asp
http://www.infoescola.com/fisica/gerador-de-van-de-graaff/
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