Lei gaussiana

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:

.

Acesso em: 28 set. 2014.

• Explosões. Disponível em:

.

Acesso em: 28 set. 2014.

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

Acesso em: 28 set. 2014.

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 r . O campo elétrico E assinalado para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justifique.

Elas apontam para longe do eixo. Pois a carga negativa é a que tem tendência a se desprender do átomo passando assim para o cilindro de plástico

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

O campo elétrico dentro do cano varia linearmente com a distância r O valor máximo de E é atingido após quando r= raio do cano. Substituindo r dado no exercício E colocando na fórmula.

R: q = π r².p

q = 3.141592645 x r² x 1.1 x 10-3

q = 0,003455751 x r²

E = 1 q

4πEo r

E = 1. x 0,0034557511.112123799 x 10 - 10

E = 89,14911819 r

E = p.Π. R² E = p . r E = 1,1x10-3 . 5x10-2. 2EoR 2ΠEoR 2 . Eo 2 . 8,85x10-12

E = 3,11.106 N/C

Quando aumento o raio da circunferência o valor do campo elétrico diminui porque terá uma menor concentração. Então quanto maior o diâmetro do tubo menor o valor do campo elétrico, e quanto menor o diâmetro, maior a concentração do campo elétrico, fazendo com que seu valor aumente.

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?

Sim, haverá a produção de uma centelha, pois apesar do ar ser isolante os valores encontrados para o campo elétrico são valores elevados. A centelha será produzida na parte interna do tubo.

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).

V= K × Qd

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.

Veixo=-ρ . r22 . ε0 → -1,1 x 10 - 3 x 0,0522 x 8,85 x 10 - 12= -2,75 x 10 - 617,7 x 10 – 12 = -0,155 x 106 = -1,55.105

Vparede=0

DV= Veixo - Vparede→ -1,55.105 - 0 = -1,55.105JC

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.

C= QV

Q= 200pF × 10 – 12 × 7,0 × 103

Q= 1,4 × 10 - 6C

Q= 1,4 µC

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?

De acordo com o passo anterior, observando os resultados obtidos, concluímos que a centelha não gera energia necessária para haver a explosão. Pois a mesma necessita de uma alta potência de energia para que

possa ocorrer.

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. Essa etapa também é importante para

compreender os cálculos envolvidos em um circuito elétrico como potência e energia.

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

Passo 1 (Equipe)

Determinar a expressão para a corrente i (o fluxo das cargas elétricas associadas ao pó) em

uma seção reta do cano. Calcular o valor de i para as condições da fábrica: raio do cano R =

5,0 cm., velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas r = 1,1 x 10-3 C/m3

i=

R= 0,5 m

V= 2,0 m/s

P= 1,1 . 10-3 C/m3

i=