Relatório 2 - Descarga em Gases Sob Pressão Atmosférica

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma nº xxxx
Experiência nº 2
Data xx de xxxxx de 2015
Nome da experiência: Descarga em gases sob pressão atmosférica 
 Professor: xxxxxxxxxxxxx
	Alunos: xxxxxxxxxxxxx
Matrícula: xxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxx
Matrícula: xxxxxxxxxxxxx
	 
	
	
INTRODUÇÃO
Este documento visa demonstrar os resultados da comprovação experimental do processo de descarga em gases sob pressão atmosférica por meio de indução. 
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
Gerador de Van der Graaff:
Robert Van der Graaff (1901-1967) foi um físico americano que criou um gerador, que leva o seu nome, em 1931. O propósito desse gerador era de produzir uma diferença de potencial muito alta para acelerar partículas carregadas que se chocavam contra blocos fixos. Os resultados das colisões informam as características dos núcleos do material que constitui o bloco.
O gerador de Van der Graaff é um gerador de corrente constante, enquanto que a bateria é um gerador de voltagem constante, o que varia é a intensidade dependendo de quais aparelhos que são conectados. Este gerador é uma máquina que utiliza uma correia móvel para acumular tensão eletrostática muito alta na cavidade de uma esfera de metal. 
Campo Elétrico e Linhas de Campo Elétrico:
É o campo de força provocado por cargas elétricas ou por um sistema de cargas que estão sujeitas a uma força elétrica. Através de curvas imaginárias, conhecidas comumente pelo nome de linhas de campo elétrico, visualiza-se a direção da força gerada pelo campo carregado. 
A intensidade do campo elétrico se define como a força que esse campo exerce sobre uma carga contida nele. Dessa forma, se a carga de origem for positiva, as linhas de força vão repelir a carga de prova, e ocorrerá o contrário se a carga de origem for negativa.
Eletrização por Indução:
A indução ocorre quando se tem um corpo que está inicialmente eletrizado e é colocado próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica de forma que as cargas de sinal contrário tendem a se aproximar do mesmo. Porém, as de sinais contrários tendem a ficar mais afastadas. Ou seja, na indução ocorre a separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo neutro ou corpo induzido.
MATERIAL UTILIZADO
Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
Uma esfera metálica com bastão.
RESULTADOS
Inicialmente, ligou-se o gerador eletrostático. Aguardou-se cinco minutos para aproximar a esfera da cúpula do gerador. Notou-se um ruído e uma faísca azul se apresentou entre as duas, fenômeno que pôde ser observado melhor com a luz do laboratório apagada. 
Imagem 1: Momento da aproximação
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Respostas às questões propostas no roteiro trabalhado em aula:
Item 1: 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;
Item 2: O campo elétrico é conservativo, pois nele não há perda de energia;
Item 3: A linha de força é, na verdade, uma linha imaginária para melhor visualização do campo elétrico, considerando que em cada um dos seus pontos existe um vetor campo elétrico;
Item 4: 1- O fluxo das linhas é dado das cargas negativas em sentido às cargas positivas; 2- Duas linhas de força nunca se cruzam porque são tangentes ao vetor campo elétrico; 3- A intensidade do campo elétrico é proporcional a concentração das linhas de força;
Item 5: O campo elétrico é mais intenso em P3;
Item 6: A orientação do vetor campo elétrico segue o mesmo sentido das linhas de força;
Item 7: Se a carga fosse positiva, o sentido do vetor campo elétrico seria divergente à mesma. Mas, se ela fosse negativa, o sentido do vetor campo elétrico seria convergente;
Item 8: Quando se introduz um condutor carregado dentro de outro oco e eles entram 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. 
Item 9: Ao aproximar a esfera da cúpula ouve-se um ruído e apresenta-se um raio de cor azul. Essa é a percepção de uma descarga elétrica, onde o ar entre os dois se tornou condutor, possibilitando a transferência de elétrons entre a cúpula e o bastão.
Item 10: Suponha-se que um campo elétrico seja aplicado a um corpo isolado, colocando-o entre dois polos eletrizados e de sinais opostos – no caso dos relâmpagos, entre o chão e a nuvem. Nestas condições, uma força elétrica atuará sobre todos os elétrons do isolante, o ar, tendendo a “arrancá-los” dos seus respectivos átomos. Sendo o campo aplicado suficientemente intenso, os elétrons serão arrancados e tornam-se elétrons livres, criando-se assim um grande número de íons no ar, alguns positivos e outros negativos. Devido aos íons presentes no ar, ele se torna condutor de eletricidade, permitindo assim o surgimento da corrente elétrica – o raio. Processo semelhante pode ocorrer em qualquer outro isolante, dependendo apenas do valor do campo elétrico aplicado.
Item 11: A coloração azulada da descarga se dá pelo fato da mesma ser de grande intensidade e ocorrer em um curto intervalo de tempo. Sabe-se pelos estudos de espectro das cores que tons azulados demonstram maior intensidade e, isto ocorre no experimento. O som ou ruído mais grave que se pôde ouvir é resultante do rápido aquecimento e expansão das moléculas de ar ao redor da esfera. O raio tem o sentido da cúpula para o bastão.
Item 12: Essas descargas elétricas se dão pelo fato de que ambas as esferas estão em potenciais diferentes, e elas nada mais são do que uma troca de elétrons entre as esferas metálicas, numa tentativa de equilibrar suas cargas; o corpo “neutro” ou menos carregado é induzido por aquele que possui mais elétrons livres (mais carregado), eletrizando-o pelo processo de indução, havendo então a descarga. No momento da descarga, 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.
Item 13: Denomina-se como trovão o ruído e como relâmpago a cor azulada;
Item 14: A rigidez dielétrica de certo material é um valor limite de campo elétrico aplicado sobre a espessura do material (kV/m), sendo que, a partir deste valor, os átomos que compõem o material se ionizam e o material dielétrico deixa de funcionar como um isolante.
CONCLUSÃO
Conclui-se que em torno da cúpula eletrostática criou-se um campo elétrico e que esse campo elétrico aponta para fora, comportando-se de forma indutora na eletrização ocorrida com a esfera. A rigidez dielétrica do ar que as cercava se quebrou, tornando-o condutor e manifestando visualmente o ocorrido com incidências luminosas e auditivas.
Com o conhecimento teórico de Campo Elétrico obtido a princípio, vislumbra-se pelo experimento realizado sua ação prática que condiz com o proposto. Essas ações ocorridas contribuem para a melhor compreensão dos princípios físicos, agregando conhecimentos fundamentais dos mesmos.
	
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