Relatório de física

1. OBJETIVOS

Esse experimento tem como finalidade examinar os eletrodos ânado (polo negativo) e cátodo (polo positivo), classificar os gases dentro da família dos condutores, concluir a importância da pressão a que o gás é submetido e da distância entre os eletrodos sobre a capacidade de condução elétrica do gás, descrever as condições necessárias para que se estabeleça uma descarga elétrica através de um gás a alta pressão.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Em 1784 o físico francês Charles Augustin de Coulomb estudou a força de interação entre partículas integradas, criando a lei de Coulomb. Segundo Freedman e Young (2009), a lei de Coulomb estabelece que o módulo da força elétrica entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

F = k|q1.q2|

r2

Onde:

F = força (medida em Newtons [N]);

q = carga elétrica (medida em Coulombs [C])

r = distância (medida de metros [m])

k= constante eletrostática (medida em N.m2/C2)

Entre as cargas existe um campo elétrico, a primeira carga estabelece o campo elétrico e a segunda interage com esse campo elétrico. Sendo assim, pode-se dizer que campo elétrico é a força elétrica exercida por uma carga elétrica sobre outra.

O campo elétrico é considerado conservativo, pois o trabalho realizado sobre uma partícula de prova por um campo conservativo independe da trajetória da partícula.

As linhas de força de um campo elétrico ajudam a visualizar o campo e interpretá-lo de forma mais realista. “Uma linha de campo elétrico é desenhada como uma linha imaginária reta ou curva que passa por uma região do espaço de tal modo que sua tangente em qualquer ponto forneça a direção e o sentido do campo elétrico no ponto considerado.” (YOUNG, 2009, p. 23).

Algumas das características das linhas de forças são:

- Quanto maior a densidade da linha maior a sua intensidade;

- Duas linhas de força nunca se cruzam;

- As linhas de campo ficam próximas quando o campo é forte e distantes quando é fraco;

- Linhas de campo sempre apontam para fora de cargas positivas e para dentro de cargas negativas;

- A cada ponto no espaço, o vetor do campo elétrico é tangente à linha de campo que passa pelo ponto considerado.

A descrição quantitativa do campo elétrico mediante as linhas de campo está relacionada à Lei de Gauss. Segundo Tipler (1991) essa lei estabelece a ligação entre o campo elétrico sobre uma superfície fechada e a carga elétrica líquida no interior da superfície.

2.1. Características dos gases

Os eletrodos, conhecidos popularmente como polo, são terminais usados para conectar um circuito elétrico a uma parte metálica ou não metálica ou uma solução aquosa. Eles têm como objetivo a transferência de elétrons entre o meio no qual está inserido. Eletrodos positivos são denominados de ânodos e os negativos de cátodos.

Um gás pode ser considerado como condutor ou isolante isso irá depender da pressão a qual está submetido, da distância entre os eletrodos e da diferença de potencial entre eles.

As moléculas dos gases são formadas por átomos que possuem, no seu interior, partículas carregadas de eletricidade. Esses átomos encontram-se neutros. Quando uma diferença de potencial é aplicada entre os eletrodos surge um campo elétrico entre eles. Esse campo é composto por moléculas neutras, mas também por íons. Quando o íon é positivo ele é atraído pelo cátodo, fica acelerado e aumenta a sua energia cinética. No momento em que ele se desloca para o cátodo pode se chocar com uma molécula neutra e produzir