Campo Elétrico. Lei de Gauss

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.

PASSOS

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.

Incêndios e explosões As partículas de pó quando em contato com fontes de ignição, podem apresentar condições para ocasionar incêndios e explosões, mesmo que tenham sido originadas por meio de uma operação "normal", como varrição. Se uma nuvem de poeira potencialmente explosiva entrar em contato com uma fonte de ignição suficientemente poderosa (apenas alguns mili joules são suficientes), uma ignição inicial será produzida. Esta é chamada de explosão primária, que geralmente desenvolve-se com velocidade subsônica (deflagração), que dá lugar a um considerável volume de gases, quentes, que desenvolverão uma onda de pressão. Com isto, a poeira depositada nas proximidades entra também em suspensão, dando origem a uma nova nuvem de poeira à frente da chama, que agora passa a ser a fonte de ignição desta nova nuvem (mistura inflamável). O processo é repetido, produzindo uma sequência de várias explosões secundárias, liberando energia de forma crescente, que poderão ter como consequência, a devastação da planta inteira. Uma das fontes de ignição mais comumente encontradas nas instalações em atmosferas explosivas são as centelhas produzidas por equipamentos elétricos inadequados, ou mesmo instaladas de forma incorreta frente às normas técnicas aplicáveis.

Passo 2

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.

E

R = 5 cm = 0,05 m

ρ=-QV

O campo elétrico aponta para o eixo do cilindro, pois a carga elétrica é negativa.

Passo 3

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).

E=ρ2πER

E=1,1.10 ̄³2π.8,85.10 ̄¹².0,05

E = 3,95. 108 N/C

Se o valor de R for aumentado o campo elétrico diminui

Passo 4

Verificar a possibilidade de uma ruptura dielétrica do ar, considerando a primeira condição, ou seja, o campo calculado no passo anterior poderá produzir uma centelha? Onde?

O módulo do campo elétrico ultrapassou 3,0 x 106 N/C para a ruptura dielétrica do ar, no passo anterior vimos que esse valor foi ainda maior e alcançou 3,95. 108 N/C, como o cálculo foi feito com base no eixo a centelha ocorrera no meio do cilindro.

ETAPA 2

Aula-tema: Potencial Elétrico. Capacitância. Essa atividade é importante para compreender a definição de potencial elétrico e conseguir calcular esse potencial a partir do campo elétrico. Essa etapa também é importante para estudar a energia armazenada num capacitor, considerando situações cotidianas. Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.