Descarga Em Gases Sob Pressão Atmosférica

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ

CURSO DE ENGENHARIA

FÍSICA EXPERIMENTAL 3

Turma 1028

Experiência 2

Descarga em gases sob pressão atmosférica

Professor: Maria de Lourdes Martins Magalhães

 

1- Objetivo

• Entender o conceito de carga elétrica;

• Descrever e entender o fenômeno da geração de cargas elétricas em um gerador do tipo Van der Graff;

• Entender o fenômeno da carga elétrica e o mecanismo de transporte de cargas na atmosfera.

• Reconhecer a importância da pressão e da distancia entre os eletrodos na capacidade de condução elétrica num gás.

2- Lista de materiais

• Um gerador eletrostático do tipo van der Graaff;

• Uma esfera metálica com bastão;

• Uma conexão com pinos banana.

3- Procedimento da experiência

Nesse experimento , duas esferas metálicas imersas no ar atmosférico, serão submetidas a uma diferença de potencial na ordem de 240.000 volts. Estas esferas, denominadas eletrodos, serão conectadas ao gerador e afastadas entre si de uma distância “d”.

Eletrodo cátodo e o ânodo

A cabeça esférica do gerador funcionará como um eletrodo denominado cátodo (eletrodo negativo), sua base inferior (sem ligação terra) é o eletrodo denominado ânodo (eletrodo positivo).

Montagem

Ligue a chave, no painel frontal e gire o botão de velocidade para a aceleração máxima. Regule a pressão das palhetas sobre a correia de borracha, aumentando o atrito, sem que esta pare de se movimentar.

Aproxime a esfera menor da cabeça do gerador, conforme a imagem abaixo.

4- Tabelas e/ou gráficos com os resultados das medidas e perguntas para melhor entendimento.

O que se entende por campo elétrico?

Campo elétrico é a região ao redor de uma carga (positiva ou negativa), na qual, ao se colocar um corpo eletrizado, este fica sujeito a uma força elétrica.

Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?

O que caracteriza a natureza conservativa de um campo é a existência de um potencial associado a cada ponto do campo, ou a existência de superfícies equipotenciais, de tal maneira que o trabalho que deve ser realizado para deslocar um corpo de prova entre dois pontos do campo depende exclusivamente da posição relativa entre esses dois pontos.

Num campo conservativo esse deslocamento não altera a energia mecânica do corpo que se desloca. O trabalho realizado sobre ele entre os dois pontos do campo é igual à variação da energia potencial entre os pontos.

O que se entende por linhas de força de um campo elétrico?

As linhas de força (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes

aos vetores campo elétrico em cada ponto do espaço sob influência

elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico.

Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico.

• Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas.

• As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico.

• Duas linhas de força nunca se cruzam.

Assinale na figura a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.

Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 e P5.

Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, trace a possível trajetória que a mesma teria se:

• A carga fosse positiva.

• A carga fosse negativa.

Perguntas referentes ao experimento com o gerador eletrostático.

Explique o processo de formação e acúmulo de cargas no gerador eletrostático.

Um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.

Descreva e explique o fenômeno ocorrido ao se aproximar a esfera metálica da cúpula do gerador eletrostático.

Quando o gerador está em funcionamento e aproxima-se a esfera menor da cabeça do aparelho surgem descargas elétricas e estalos. Quando ocorre descargas através da formação de um fio canal ionizado no ar, o ar inteiro desse canal atinge temperaturas muito elevadas. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da descarga e, portanto há uma rapidíssima elevação da temperatura do gás dentro do canal no momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gás, a pressão cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido à elevação da pressão se expande violentamente, produzindo uma expansão brusca. O estalo que ouvimos