Potencial elétrico

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.

PASSOS

Passo 1

Determinar uma expressão para o potencial elétrico em função da distância r a partir do eixo do cano. (O potencial é zero na parede do cano, que está ligado a terra).

V=k.q.R

K = 8,85.10-12

Q = Coulomb

R = 0,05m

Passo 2

Calcular a diferença de potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma densidade volumétrica de cargas típica, ρ = 1,1 x 10-3 C/m3.

U = Va – Vb

V=1.ρ.cosθ4πE̥.r²

Vb=1.1,1.10 ̄³.cos04π.8,85.10 ̄¹².0,05²

Vb = 3,96.1015 V

Va = 0

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U = 0 – 3,96.1015

U = - 3,96.1015 V

Passo 3

Determinar a energia armazenada num operário, considerando que o homem pode ser modelado por uma capacitância efetiva de 200 pF e cada operário possui um potencial elétrico de 7,0 kV em relação à Terra, que foi tomada como potencial zero.

Unidade de capacitância

No sistema internacional, a unidade de capacitância é o Faraday cujo símbolo é F.

Como C = Q/V temos:

C=Coulomb x Volts= Faraday

200 pF = 20.10-12F

7kV = 7.103

Q=V.C

Q=7.10³.200.10 ̄¹²

Q=1,4.10 -6 C

E=V.Q

E=7.10³. 1,4.10-6

E= 9,8.10-3J

Passo 4

Verificar a possibilidade de uma explosão, considerando a segunda condição, ou seja, a energia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó explodisse?

a energia da centelha resultante ultrapassou 150 mJ, para que o pó explodisse, mas no passo anterior vimos que cada operário possui energia resultante de 9,8 mJ, ou seja, seriam necessários cerca de 16 operários para que ocorresse a explosão do pó.

ETAPA 3

_ Aula-tema: Corrente e Resistência. Circuitos.

Essa atividade é importante para discutir as cargas em movimento, isto é, corrente elétrica e relacionar com resistência elétrica.