Física Experimental

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ

CURSO DE ENGENHARIA

FÍSICA EXPERIMENTAL III

Turma Nº 3084

Experiência Nº 02

Data: 13/03/2015

Nome da experiência: Descarga em gases sob pressão atmosférica

                                           Professor(a): Maria de Lourdes Martins Magalhães

Alunos: Daniel Paul Costa 2013.07.36472-1

Rodrigo da Silva Rabelo 2013.07.22909-3

Rodrigo M. Rodovalho 2013.07.227775-9

        Alunos:

1. INTRODUÇÃO

Carga elétrica é uma propriedade das partículas que diz respeito às interações magnéticas. Todos os corpos possuem cargas elétricas, porém, a percepção delas não acontece facilmente. Admite-se a existência de dois tipos de carga, a positiva e a negativa, que quando estão em equilíbrio são imperceptíveis. Quando há o equilíbrio de cargas em um corpo, entende-se que este corpo está eletricamente nulo e não consegue interagir eletricamente com outros corpos no ambiente.

Corpos podem estar eletrizados com cargas positivas e/ou negativas e ao entrarem em contato com outros corpos, ficam sujeitos às forças de atração e repulsão. Dois corpos com carga elétrica de mesmo sinal se repelem. Dois corpos com carga elétrica de sinais diferentes se atraem.

Existem três partículas fundamentais de um átomo, os nêutrons que são as partículas que não possuem carga, os prótons que tem carga positiva equivalente a 1,602x10-19 Coulombs e os elétrons que tem carga negativa equivalente a -1,602x10-19 Coulombs. Os nêutrons e os prótons se encontram no núcleo do átomo e os elétrons se encontram em órbitas que circulam o núcleo, chamada de eletrosfera.

A figura abaixo ilustra a estrutura de um átomo.

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O átomo é considerado neutro quando possui a mesma quantidade de prótons e elétrons. Como a carga dos prótons e dos elétrons é oposta, os elétrons sofrem uma força de atração no núcleo os mantendo próximos a ele. Os elétrons mais distantes do núcleo sofrem uma menor força de atração e, por isso, ficam livres pelo corpo. Esses elétrons são os elétrons de condução e a quantidade deles que indica se um material é um bom ou mau condutor. Os materiais bons condutores contém grande número de elétrons de condução e os isolantes possuem pouco ou nenhum elétron de condução.

Os corpos podem interagir eletricamente entre si de três formas: Eletrização por atrito que é gerada a partir do atrito que acontece entre eles. Dois corpos, eletricamente neutros, quando entram em atrito um deles cede elétrons e o outro recebe esses elétrons. Após acontecer a eletrização, um dos corpos está eletricamente positivo e o outro eletricamente negativo. Eletrização por contato que acontece quando um corpo neutro é posto em contato com um corpo eletricamente negativo, ocorre uma divisão de carga. Como o corpo é eletricamente negativo, ele doará elétrons para o corpo neutro. Assim, o corpo que era neutro passa a ser eletricamente negativo e o corpo eletricamente negativo passa a ser eletricamente positivo. E, eletrização por indução que diferentemente da eletrização por contato, esta não ocorre o contato entre os corpos. Quando um corpo eletricamente positivo é aproximado a um dos lados de um corpo neutro, as moléculas do corpo neutro tendem a se separar de acordo com a sua polaridade. Como o corpo eletrizado é positivo, todas as moléculas negativas do corpo neutro se movimentam para o lado mais próximo. E as moléculas positivas tendem para o lado oposto. Quando ocorre a troca de carga, o corpo que era neutro passa a ser eletricamente positivo, pois a sua carga negativa foi trocada pela positiva do outro corpo.

A partir dessa noção de cargas e eletrização, foi criado um gerador eletroestático chamado Gerador de Van der Graaff. Ele é formado por um motor e, haste acrílica e roletes, que são considerados maus condutores. Além da correia, as plaquetas e a esfera são considerados bons condutores. Os experimentos desse gerador acontecem graças à eletrização da cúpula por atrito entre a correia e as plaquetas. Quando ligado, o atrito gerado fornece cargas que ficam armazenadas na cúpula do gerador. Quanto maior o atrito, mais rápido a cúpula carrega.

A figura a seguir mostra um Gerador de Van der Graaff.

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1. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

Conhecer o funcionamento do Gerador de Van der Graaf e junto a isso, melhores entendimentos relacionados a cargas elétricas, eletrização de corpos, divisão de carga entre corpos, princípio eletroscópio das folhas e descarga de gases sob pressão atmosférica.

1. MATERIAIS UTILIZADOS

1. Materiais Utilizados

• Gerador de Van der Graaff;
• Esfera metálica ligada a terra por um cabo isolante;
• Talco;
• Uma conexão com pino banana;

4.    RESULTADOS

         Com base no modelo de relatório exigido em sala de aula, não foi necessário a construção de gráficos ou tabelas, pois todo o questionário exigido no experimento não havia cálculos ou dados numéricos para que possamos fazer gráficos ou realizar o preenchimento da tabela. Com base nisso, utilizaremos este tópico para comentar sobre um experimento particular pesquisado pelo nosso grupo.

Experimento – Arrepiando o cabelo.

         Apesar deste experimento não ter sido realizado dentro de sala de aula, verificamos que é muito comum nos relatórios desta experiência “ Gerador de Van der Graaff ” . Este experimento é realizado da seguinte forma: Ao colocarmos as palmas das mãos próximas ao gerador, podemos sentir um leve formigamento, que se trata do campo elétrico gerado pelo gerador. Porém, como a a palma da mão é considerada uma área de contato grande, não há quebra da rigidez dielétrica do ar e portanto não há descarga elétrica na mão.