EXP 2 Descarga em Gases sob Pressão Atmosférica

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma nº 3010
Experiência nº 2
Data 11/03/2015
Nome da experiência: Descarga em Gases sob Pressão Atmosférica
	Professor: Lourdes
	Alunos: Fernando Levy
	 Jessé Gonçalves
	 Jarbas Nunes
	 Valter Viana
	 
	INTRODUÇÃO 
Na última aula nos foi explicado o conceito de carga elétrica, fomos apresentados a um gerador do tipo Van Der Graaff para aprendermos sobre geração e descarga elétrica.
Tivemos também a explicação da influência na condução elétrica num gás pela pressão e distância entre os eletrodos.
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
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
MATERIAL UTILIZADO
Utilizamos um gerador Van Der Graaff, uma esfera metálica presa a uma haste de madeira e talco.
RESULTADOS
Conseguiu-se visualizar com clareza a formação dos campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas pelo campo elétrico gerado. Pôde-se notar o seu comportamento diante de cada mudança estabelecida através da troca de configuração dos materiais usados nos experimentos. 
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Na proximidade dos corpos existem sempre no ar átomos e moléculas ionizadas. Havendo grande concentração de cargas elétricas numa ponta (zona pontiaguda) dum corpo, haverá atração para a ponta dos íons de sinal contrário às cargas na ponta e repulsão dos íons com o mesmo sinal. Os íons que são atraídos provocam a descarga da ponta.
1 - O que se entende por campo elétrico?
R: 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.
2 - Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?
R: Os campo elétrico é conservativo porque não perde energia depois do evento realizado. Em outras palavras, quando retornamos à situação inicial, a energia inicial se mantém a mesma e o evento pode se repetir.
3 - O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?
R: são a representação geométrica convencionada para indicar a presença de campos elétricos, sendo representadas por linhas  que tangenciam os vetores campo elétrico resultante em cada ponto, logo, jamais se cruzam.
4 - Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico.
R: 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.
R: Como a força do campo elétrico é representada por um vetor, a indicação onde é mais intensa é na região P3, pois a força do campo elétrico e representada por F=K q1xq2/d2 observamos que na região P3 que está paralela entre os pontos X e Y o vetor tem o modulo máximo.
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.
• A carga fosse negativa.
R:
8 – Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletrostático.
R: 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.
9 – Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera metálica da cúpula do gerador eletrostático.
R: Quando aproximamos o bastão da esfera metálica ocorre uma diferença de potencial, da esfera metálica que tem um potencial muito maior que o bastão que não tem nenhum potencial, mesmo o ar sendo isolante a medida como vamos aproximando a esfera e o bastão o ar inicia um processo de ionização, que é a transferência de elétrons livres indicando a circulação de corrente entre as esferas.
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.
R: Existe acúmulo de cargas nas nuvens. Essa carga cria um campo elétrico cuja intensidade vai aumentando. Quando passa uma nuvem próxima, pode haver uma descarga entre elas. Mas se essa descarga não ocorre entre nuvens, o campo elétrico vai crescendo até que o ar da atmosfera não é suficiente para isolar a nuvem do solo e ocorre uma descarga rápida e violenta. Também existem descargas entre duas partes de uma mesma nuvem.
Em condições normais o ar é um isolante elétrico. Isso ocorre por que os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo dos átomos dos gases que compõem o ar. Mas, a tensão elétrica do raio é tão alta que gera um campo elétrico intenso o suficiente para arrancar os elétrons desses átomos, transformando-os em elétrons livres, capazes de conduzir a corrente elétrica do raio. O campo elétrico que separa as cargas negativas (elétrons) dos íons positivos acaba criando um caminho de alta condutividade para o raio. Esse processo é conhecido por ionização do ar.
11 - 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)?
R: 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.
12 - Explique o movimento de cargas durante a produção da descarga elétrica.
R: 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.
13- Como denominamos o ruído e o clarão de cor azulada que surgem durante a descarga quando o fenômeno ocorre na natureza?
R: 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.
14 - Como denominamos o maior valor que o campo elétrico E pode assumir sobre um material isolante, sem que este material conduza a eletricidade?
R: Utilizando a fórmula: E= KQ/r², onde:
K= constante eletrostática
Q= valor da carga
R= raio
CONCLUSÃO
Podemos concluir que O Gerador eletrostático do tipo Van Der Graaff consiste em um aparelho onde existe uma correia de material isolante usada paratransportar 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.
	 
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