Fisica III

ETAPA 1 (tempo para realização: 05 horas)

Aula-tema: Campo Elétrico. Lei de Gauss.

Essa atividade é importante para compreender a ação e a distância entre duas partículas sem haver uma ligação visível entre elas e entender os efeitos dessa partícula sujeita a uma força criada por um campo elétrico no espaço que as cerca.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, notícias que envolvem explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó.

Sites sugeridos para pesquisa

• Explosão De Pó Em Unidades Armazenadoras E Processadoras De Produtos Agrícolas e seus derivados estudo de caso. 2005. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwUGcyMUExS3FlRnM/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

• Explosões. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwNkVMM0NNeTlmOHc/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

• Atmosferas explosivas de pós: Todo cuidado é pouco. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit>.

Acesso em: 20 abr. 2012.

Passo 2 (Equipe)

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 r . O campo elétrico E aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

R: Se o pó estiver carregado negativamente para que lado ira apontar o campo elétrico.

Conforme a lei de Gauss o campo elétrico aponta para dentro em todos os pontos da superfície, isso significa que o fluxo do campo elétrico é negativo, e de acordo com a lei de Gauss, a carga envolvida também é negativa.

Com o produto carregado negativamente envolvido por um cilindro plástico, o campo elétrico estará apontando para o centro do cilindro.

Passo 3 (Equipe)

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

R:

ρ= 1,1 x 10^ -3 = |Q| K = (8,99 x 10)^9

Portanto:

Raio = 5 cm → 0,05M

E = (K x |Q|) / d²

E = (8,99 x 10^9 x 1,1 x 10^-3 / (0,05)²

E = 3,96 x 10^9 N/C

Para este caso aumentaremos o valor do raio.

ρ= 1,1 x 10^ -3 = |Q| K = (8,99 x 10)^9

Portanto:

Raio = 7 cm → 0,07M

E = (K x |Q|) / d²

E = (8,99 x 10^9 x 1,1 x 10^-3 / (0,07)²

E = 2,02 x 10^9 N/C

Podemos notar que quando o valor do raio aumenta, diminui o valor do campo elétrico.

Para achar distância do eixo do campo.

ρ= 1,1 x 10^ -3 = |Q| K = (8,99 x 10)^9

Portanto:

Raio = 5 cm → 0,05M

E = (K x |Q|) / d²

E = (8,99 x 10^9 x 1,1 x 10^-3) / (0,001)²

E = 9,9 x 10^9 N/C

O valor máximo da carga foi encontrado a 4,99cm do eixo, conforme demonstrado acima

O valor máximo de carga é de E = 9,9 x 10^9 N/C e a distancia é de 1mm, estando 4,99 cm abaixo do eixo.

Passo 4 (Equipe)

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?

R: Não é possível de uma ruptura dielétrica , porque o cilindro é plástico, sendo o plástico um material não condutor, assim não é possível uma ruptura dielétrica.

ETAPA 2 (tempo para realização: 05 horas)

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.