Atps Fisica

Introdução

O presente trabalho em relação ao Campo Elétrico e Lei de Gauss têm como objetivo estuda a tal importância desta força de campo, pois através deste estudo podem-se explicar diversos fenômenos do cotidiano.

ETAPA 1:

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.

Resposta: O campo elétrico E aponta para o centro do eixo do cilindro, pois as linhas do campo elétrico se afastam das cargas positivas e se aproximam das cargas negativas. Como o po contido dentro do cano cilindrico esta carregado negativamente o campo eleetrico é atraido no sentido da carga conforme mostra a figura abaixo.

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 (densidade volumétrica) ρ= 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor típico).

Resposta:

O campo elétrico máximo conforme dados informados é de 2,071x10³N/C.

E como podemos ver na equacao conforme aumentamos o r, aumentaremos o campo elétrico, pois significa que temos maior área de atuação dentro do cano.

O r > R, mostrando que todas as cargas estão no interior da superfície gaussiana.

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?

Resposta: A ruptura dielétrica do ar ocorre quando o campo elétrico chega a 3x106 N/C. No exemplo anterior o campo calculado chegou a 2,071x10³ N/C, não gerando perigo para formação de uma centelha por ruptura dielétrica do ar.

ETAPA 2

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).

Resposta:

V=K .Q

Passo 2 :

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

Resposta:

V eixo= -ρ .r22 .ε0 → -1,1.10-3 .0,0522 .8,85.10-12

-2,75.10-617,7.10-12=-0,155.106=-1,55.105

Vparede=0

DV=Veixo-Vparede

DV=-1,55 .105-0=-1,55.105 JC

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 a Terra, que foi tomada como potencial zero.

Resposta:

C=Q.V

Q=200 .10-12 .7 .103

Q=1,4 .10-6c

Q=1,4 µC

Passo