Relatório de Física Experimental III - Experiência 02

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma nº 3051
Experiência nº 02
Nome da experiência: Descarga em Gases sob Pressão Atmosférica
Professor: Luiz Sabbatini Capella
Alunos: Dionantan Vidal 
 Fulvio Scarfone
 Renan Horsts
 Robson Ferreira Meneses
Objetivos
Entender o conceito de carga elétrica;
Descrever e entender o fenômeno da geração de cargas elétricas em um gerador do tipo Van der Graaff;
Entender o fenômeno da descarga elétrica e o mecanismo de transporte de cargas na atmosfera.
Reconhecer a importância da pressão e da distância entre os eletrodos na capacidade de condução elétrica num gás.
Lista de materiais
Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
Uma esfera metálica com bastão;
Uma conexão com pinos banana;
 Procedimentos da experiência
Executamos a montagem conforme a figura ao lado. Conectamos os eletrodos ao gerador eletrostático. 
Ligamos a chave do painel frontal e giramos o botão de velocidade para a aceleração máxima. Regulamos a pressão das palhetas sobre a correia de borracha, assim, aumentamos o atrito, sem que a correia pare de se movimentar.
Aproximando a esfera menor da cabeça do gerador observamos que o atrito dos rodízios de metal fazia com que as cargas de acumulassem na parte superior do gerador, na esfera maior. Observamos também que ocorre uma transferência de elétrons da esfera maior para a menor.
A transferência ocorre quando aproximamos as duas esferas porque quanto menor a distância de isolamento de um gás, maior será a condução elétrica. Podemos exemplificar fazendo uma comparação com o fenômeno dos relâmpagos que ocorre durante uma tempetasde.
A cor azulada durante a descarga elétrica é um canal ionizado, dentro do qual a energia eletrostática armazenada antes da descarga está sendo convertida em outras formas de energia, inclusive energia luminosa. A cor da luz que vem de dentro do canal depende também do gás utilizado; cada gás quando excitado por descarga elétrica pode emitir algumas em frequências ("cores") características. Mesmo no ar, se a descarga envolver pouca energia, a centelha pode ser avermelhada. Os mecânicos de automóvel testam as velas de ignição do motor, quando não tem equipamento sofisticado, olhando a cor da centelha; Centelha avermelhada é indesejável e neste caso revela problemas no equipamento de alta tensão que alimenta as velas. Portanto a cor branca azulada dos canais ionizados tem a ver com o gás dentro do canal, no caso do nosso experimento, o ar. 
O sentido do raio azulado produzido sai da cúpula para o bastão. As cargas elétricas são direcionadas para a esfera maior; Ao aproximarmos a esfera menor, as cargas são transferidas.
Denominamos relâmpago o ruído e o clarão de cor azulada que surge durante a descarga elétrica que ocorre na natureza.
Em nosso experimento o gás deixou de ser isolante quando o campo elétrico atingiu o valor de 240.000 Volts ou 24 KV.
A maior intensidade do campo elétrico que é aplicada sobre o material isolante, tornando-o condutor, é chamada de rigidez dielétrica, e ela varia de material para material, pois alguns se mantêm isolantes com um determinado valor de campo elétrico e outros se transformam em condutores com a mesma intensidade de campo.
Tabela e/ou gráfico com os resultados da experiência
Não ocorreram medidas para exemplificarmos em tabelas ou gráficos. 
Comentários
Questões sobre os fundamentos teóricos da experiência:
O campo elétrico é um campo conservativo.
O que se entende por campo elétrico?
Campo elétrico é a região ao redor de uma carga (positiva ou negativa), na qual, ao se colocar um corpo eletrizado, este fica sujeito a uma força elétrica. Não e o espaço que envolve a carga, mas sim, as propriedades de natureza elétrica que existem ao redor dela.
Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?
Porque o campo elétrico não perde energia depois do evento realizado; Portanto, quando retornamos à situação inicial, a energia inicial se mantém a mesma e o evento pode se repetir. 
O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
A linha de força é considerada uma linha imaginária, que cria uma forma geométrica para visualizar um campo elétrico, sendo que em cada um dos seus pontos existe um vetor campo elétrico. 
Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico?
1 – Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas.
2 – Duas linhas de força nunca se cruzam.
3 – A intensidade do campo elétrico e proporcional à concentração das linhas de força.
Na figura abaixo, se encontram representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.
Assinale com um X a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.
Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5.
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.
Conclusões
O Gerador eletrostático do tipo Van der Graaff consiste em um aparelho onde existe uma correia de material isolante usada para transportar cargas elétricas que são acumuladas em uma esfera metálica, Esta correia é movimentada por um pequeno motor. Existem dois pentes metálicos, que respondem pela troca de carga entre a terra e a correia, na parte de baixo e entre a correia e a esfera metálica, na parte de cima.  
Suponha que haja transferência de cargas negativas do pente inferior aterrado. Esta transferência se dá pelo arrastamento da camada de ar que fica entre o pente e a correia. Neste caso o pedaço da correia que está se atritando fica com excesso de cargas positivas.
Este pedaço de correia "caminha" até o topo do aparelho, onde se encontra o pente superior, que está ligado internamente à esfera metálica. Neste ponto há transferência de cargas negativas da esfera para a correia, através do pente (Poder das Pontas), de modo a neutralizar as cargas positivas que chegam pela correia isolante. 
As cargas negativas, que passam da esfera para a correia, deixam atrás de si, na esfera, um excesso de cargas positivas e, assim, o terminal (esfera metálica) começa a acumular cargas positivas que dão origem a diferenças de potencial de milhares de volts. O nosso gerador é capaz de gerar faíscas elétricas de 240 milimetros, o que corresponde a tensões superiores a 240.000 Volts. 
O gerador de Van de Graaff produz diferença de potencial da ordem de muitos milhões de volts. Um feixe de partículas energéticas pode ser produzido, permitindo-se que partículas com carga, tais como elétrons ou prótons, caiam através dessa diferença de potencial. Na medicina tais feixes são largamente usados no tratamento de certos tipos de câncer. Na física, feixes de partículas aceleradas podem ser usados numa variedade de experiências de fragmentação de átomos.