Campo Elétrico. Lei de Gauss

ETAPA 1

Aula-tema: Campo Elétrico. Lei de Gauss.

Essa atividade é importante para compreender a ação e a distância entre duas partículas sem haver uma ligação visível entre elas e entender os efeitos dessa partícula sujeita a uma força criada por um campo elétrico no espaço que as cerca.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, notícias que envolvem explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó.

Sites sugeridos para pesquisa:

• Explosão De Pó Em Unidades Armazenadoras E Processadoras De Produtos Agrícolas E Seus Derivados Estudo De Caso. 2005. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwUGcyMUExS3FlRnM/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

• Explosões. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwNkVMM0NNeTlmOHc/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

• Atmosferas explosivas de pós: Todo cuidado é pouco. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

No Brasil, há ocorrência de explosões em fábricas que manuseiam pós em geral, material inorgânico, pode queimar ou explodir, em condições que favoreçam para tal.

Atividades de polir, ou transporte dessas partículas, e conseqüentemente, criar-se acúmulo na estrutura interna da fábrica, além de microparticulas suspensas ao ar, quando combinadas com certas condições; podem causar grandes estragos. As partículas em pó, em contatos com fontes de ignição, por exemplo: o acender de uma lâmpada, como ignição inicial, o rompimento do dielétrico do ar, com ambiente propenso pode ser possível de ocorrer uma explosão, funciona basicamente como uma resistência que se anula, essa “isolação” deixa de existir, e com material combustível e fonte de calor, atrito, dependendo da situação, é levado em consideração, até mesmo o diferencial de potêncial dos operadores envolvidos no processo, etc ..., pode ocorrer uma primeira explosão (primária), dando seqüência a uma combinação consecutivas de explosões, levantando mais pó, originando explosões secundárias, provavelmente mais intensas em relação a outras, até a destruição completa do ambiente.

É importante sabermos, as condições propícias para este tipo de acidente:

-Pó combustível em suspensão, com baixo teor de umidade;

-Concentração da nuvem acima do limite inferior de explosividade (Lie);

-Partículas de tamanho conveniente;

-Oxigênio presente;

-Fonte de energia suficiente.

Medidas preventivas, que auxiliam no controle para esses acidentes:

Manter atualizado a documentação de área da instalação;

Manter os equipamentos elétricos e eletrônicos instalados nas áreas determinadas, levando em conta uma inspeção periódica

Treinamento de todo pessoal da área, conscientizando sobre os riscos existentes, processo de trabalho, medidas de controle adotado e recomendações de normas técnicas específicas.

 

Passo 2 (Equipe)

Supor que o pó (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um cano cilíndrico de plástico de raio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao pó estejam distribuídas uniformemente com uma densidade volumétrica ρ. O campo elétrico E aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Direção do campo elétrico

As linhas do campo elétrico principiam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.

Baseado neste conceito e sabendo que o pó está carregado negativamente, concluímos que o campo elétrico apontará em direção ao pó que se encontra no interior do tubo, portanto estará direcionado ao centro do cilindro.

Passo 3 (Equipe)

Escrever uma expressão, utilizando a Lei de Gauss, para o módulo do campo elétrico no interior do cano em função da distância r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui quando r aumenta? Justificar. Determinar o valor máximo de E e a que distância do eixo do cano esse campo máximo ocorre para ρ= 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor típico).

 

Expressão para o módulo do campo elétrico

Equação I

Φ=E*A*cosΘ

Φ=E*2πrL*cos0˚ Φ=E*2πrL

Equação II

Φ=qenv/(ε^0˳)

Φ=(ρ*V)/(ε₀˳) Φ=(ρ*〖πR〗^2 L)/(ε₀˳)

Igualar as equações

E*2πrL=(ρ*〖πR〗^2 L)/(ε^0˳)

E*2r=(ρ*R^2)/(ε₀˳) E=(ρ*R^2)/(2ε˳₀r)

Desta forma a expressão