Lei gaussiana

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.

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).

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?

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.

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

Engenharia Elétrica – 4ª Série – Física III

Neilo Marcos Trindade

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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

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).

Passo 2 (Equipe)

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.

Passo 3 (Equipe)

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.

Passo 4 (Equipe)

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?

ETAPA 3 (tempo para realização: 05 horas)

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.

PASSOS

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

Engenharia Elétrica – 4ª Série – Física III

Neilo Marcos Trindade

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Passo 2 (Equipe)

Determinar a taxa (potência) com a qual a energia pode ter sido transferida do pó para uma

centelha quando o pó deixou o cano. Considerar que quando o pó saiu do cano e entrou no

silo, o potencial elétrico do pó mudou e o valor absoluto dessa variação foi pelo menos igual

a diferença de potencial calculada no passo 2 na etapa 2.

Passo 3 (Equipe)

Calcular a energia transferida para a centelha se uma centelha ocorreu no momento em que o

pó deixou o tubo e durou