Relatorio 2_ Fisica Experimental 3

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INTRODUÇÃO
A experiência da descarga em gases sob pressão atmosférica tende a descrever e explicar os conceitos existentes sobre carga elétrica,campo elétrico, o fenômeno da geração de cargas elétricas e seu mecanismo de transporte para uma descarga elétrica na atmosfera, os fatores que influenciam o comportamento de um campo elétrico gerado pela produção de uma tensão do gerador utilizado, gerador do tipo Van der Graaff.
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
Duas esferas metálicas (eletrodos) imersas no ar atmosférico, um catodo (cabeça do gerador) e um anodo (base do gerador) criarão, através de atrito por meio de uma correia móvel, um campo elétrico no qual o gás presente na atmosfera será condutor dos elétrons trocados nessa corrente.
As esferas serão submetidas a uma diferença de potencial equivalente a 240.000 volts e uma distância “d” entre os eletrodos para observarmos a troca de elétrons e seu sentido, com isto provamos a polarização dos elementos presentes na corrente elétrica. 
1- O que se entende por campo elétrico?
Campo Elétrico (E) é uma região do espaço em torno de uma carga ou superfície carregada (Q), onde qualquer corpo eletrizado fica sujeito à ação de uma força de origem elétrica.
2- Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?
O que caracteriza a natureza conservativa de um campo é a existência de um potencial associado a cada ponto do campo, ou a existência de superfícies equipotenciais, de tal maneira que o trabalho que deve ser realizado para deslocar um corpo de prova entre dois pontos do campo depende exclusivamente da posição relativa entre esses dois pontos.
Num campo conservativo esse deslocamento não altera a energia mecânica do corpo que se desloca. O trabalho realizado sobre ele entre os dois pontos do campo é igual à variação da energia potencial entre os pontos.
3- O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
As "linhas de força" de um campo elétrico consistem de linhas imaginárias que indicam o sentido da força elétrica sobre uma "carga de prova" q(+) colocada num campo elétrico. 
4- Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico.
Tem como propriedades os itens abaixo:
Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas
As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico
Duas linhas de força nunca se cruzam
5- Assinale a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.
6- Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5.
7- Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, trace a possível trajetória que a mesma teria se: 
A carga fosse positiva; (q+)
A carga fosse negativa.(q-)
MATERIAL UTILIZADO
- Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
- Uma esfera metálica com bastão de madeira;
		
Figura 1 – Material utilizado
RESULTADO
Ligue o gerador de Van der Graaff e ajuste o botão de velocidade para aceleração máxima. Regule a pressão das palhetas sobre a correia de borracha (aumentando o atrito) sem que esta pare de se movimentar e então aproxime a esfera menor da cabeça do gerador. Aproxime a esfera da cabeça do gerador.
Figura 2 – Descarga elétrica.
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
8- Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletroestático.
O processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletrostático: Um motor faz girar os roletes, que ficam eletrizados por meio de atrito entre uma correia atraindo cargas opostas para a superfície externa da correia. A correia eletrizada transporta essas cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.
9- Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera metálica da cúpula do gerador eletroestático.
Quando o gerador está em funcionamento e se aproxima a esfera menor da cabeça do aparelho surgem descargas elétricas e estalos. Quando ocorrem descargas através da formação de um fio canal ionizado no ar, o ar inteiro desse canal atinge temperaturas muito elevadas. 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. A expansão brusca do canal ionizado é então uma verdadeira explosão, gerando uma onda sonora de grande intensidade, o trovão, ou seja, os estalos do gerador são trovões em miniatura. Como demonstrado na figura abaixo:
Figura 2 – Descarga elétrica.
10- 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.
O ar tem uma resistência muito alta impedindo que a corrente passe por ele. Mas para tensões muito altas (como um raio) o ar vira um condutor. Comportamento semelhante a um material dielétrico. Um gerador de Van de Graff produz uma tensão alta suficiente para "atravessar" o ar.
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.
11- Justifique o ruído e a cor azulada verificada durante a produção da descarga elétrica ocorrida no ar. Qual é o sentido do raio azulado produzido (da cúpula para o bastão ou do bastão para a cúpula)?
 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 é da cúpula para o bastão.
12- Explique o movimento de cargas durante a produção da descarga elétrica.
Primeiramente, no contato entre a superfície interna da correia de borracha com a do rolete inferior ocorre separação de cargas elétricas: o rolete fica negativo e a superfície interna da correia fica positiva. Em segundo lugar, por Efeito Corona - ionização de moléculas do ar - que ocorre no pente metálico, íons positivos do ar são depositados na superfície externa da correia que são transportadas e recolhidas pelo terminal esférico onde se acumulam gerando alta tensão elétrica. Essa esfera armazena carga elétrica até atingir uma diferença de potencial em relação à esfera menor tal que provoque o aparecimento de uma faísca (descarga elétrica) entre as duas.
13- Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surgem durante a descarga quando o fenômeno ocorre na natureza?
Ruído – Trovão
Clarão – Relâmpago
14- Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade?
Se o campo em um dielétrico se tornar muito intenso, começará a puxar (ou empurrar para o campo de sinal contrário) elétrons completamente para fora das moléculas e o material tornar-se-á condutor. O campo dielétrico máximo que um dielétrico pode suportar sem se romper é conhecido como "rigidez dielétrica".
CONCLUSÃO
O Campo Elétrico é criado sempre que houver a indicação de pois polos elétricos e transitará sempre no sentido da doação do elétron, indicando-a,as linhas de força são demostradas através desse sentido indicado pelos polos.
O gerador de Van der Graaff nos demonstra a capacidade de se gerar condutividade elétrica por meios não condutores através de uma alta indução de energia em um ponto. 
	
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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turmas nº xxxx e xxxx
Experiência nº 2
Data xx/xx/xxxx
Nome da experiência: Descarga em gases sob pressão atmosférica
 Professor: Lourdes Martins 
 Alunos: xxxxxxxxxx (xxxx)
	xxxxxxxxxx (xxxx)