Descarga Em Gases A Alta Pressão

Descarga em gases a alta pressão

1. OBJETIVO

Esse experimento tem como objetivo entender o fenômeno da descarga elétrica e o mecanismo de transporte de cargas na atmosfera identificando os eletrodos: ânodo (polo negativo) e cátodo (polo positivo), e classificando os gases, dentro da família dos condutores. Alem da verificação da importância da pressão, a que um gás e submetido, e da distância entre os eletrodos sobre a capacidade de condução elétrica do gás, e especificação das condições necessárias para que ocorra uma descarga elétrica através do gás a alta pressão.

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Um gás pode ser condutor ou isolante, dependendo da sua pressão, da distância entre os eletrodos e da diferença de potencial existente entre eles.

As moléculas de um gás, são formadas de átomos que possuem no interior, partículas carregadas de eletricidade. Mas, o número de partículas positivas é sempre igual ao número de partículas negativas de maneira que o átomo e a molécula são neutros. Quando se aplica entre os eletrodos a diferença de potencial V, aparece um campo elétrico entre eles. Se nesse campo existissem somente moléculas do gás, portanto neutras, não haveria nunca corrente elétrica no gás, porque a corrente é formada de cargas elétricas em movimento. E as moléculas sendo neutras, nem ficariam sujeitas a forças por causa do campo elétrico, pois este só exerce força sobre cargas elétricas. Entretanto no gás não existem somente moléculas neutras, mas, também existem íons desse gás. Isto é, muitas moléculas do gás perdem elétrons e se tornam um conjunto de partículas cuja carga total é positiva. Esses íons e esses elétrons são cargas elétricas em movimento, que constituem a corrente elétrica no gás denominada descarga.

Portanto, a condição para que um gás conduza eletricidade é que existam íons no volume do gás, os quais, entrando em movimento, provocam a ionização de moléculas neutras. Os íons e os elétrons resultantes da ionização constituirão a corrente elétrica.Essa condição é necessária sempre, qualquer que seja o caso de descarga no gás.

As descargas nos gases à alta pressão podem ser estudadas no próprio ar atmosférico. Ligam-se dois eletrodos aos polos de um gerador, para se estabelecer uma diferença de potencial entre eles. Quando a diferença de potencial atingir um valor elevado, de alguns milhares de volts, há a descarga no gás, esta pode ser simulada através do gerador de correia de Van der Graff.

O gerador eletrostático de correio (Gerador de Van der Graaff) foi criado com o propósito de produzir uma diferença de potencial muito alta para acelerar partículas carregadas que se chocavam contra blocos fixos, é uma esfera metálica isolada da terra que é permanentemente carregada (positiva ou negativamente) através de uma correia isolante , esta que é carregada pelo atrito com a polia.

A cabeça esférica do gerador é o polo negativo e funciona como um eletrodo cátodo, e a base inferior é um polo positivo e funciona como ânodo.

Logo, um gás depende da pressão a que esta submetido e da distancia entre os eletrodos, para se enquadrar como condutor ou isolante.

3. MATERIAL

- Um gerador de correia 7727/MMECL

- Uma conexão de fio com pino banana

- Uma esfera com cabo

QUESTIONARIO TEÓRICO

5. Questionário resolvido

• O que se entende, em Fisica, por campo elétrico? Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conversativo?

Campo elétrico e um campo de forcas gerado por cargas elétricas, e e considerado conversativo pois indepente da trajetória.

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

É uma linha imaginária em que sua tangente define a direção e o sentido do vetor campo elétrico

• Cite três propriedades das linhas de força do campo elétrico.

As linhas de campo não se cruzam

A densidade superficial da linhas de campo é proporcional a unidade de campo

As linhas de campo criadas or cargas puntiformes são simétricas

Na Figura 1, se encontram representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.

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

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

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

• A carga fosse de prova

A trajetória seria em direção a y

• A carga fosse negativa

A trajetória seria em direção a x

QUESTIONARIO EXPERIMENTO

4. Procedimento

Ligamos o gerador e aproximamos o a esfera com cabo da "cabeça" do gerador.

Ligue o bastão de testes ao gerador (o mesmo possui na cúpula uma entrada para este experimento) e, após ligado, aproxime (sem encostar) o bastão de testes do gerador. Para maximizar o efeito visual do experimento, é interessante que, durante a sua ocorrência, o local esteja escuro. O exercício interessante é pedir aos alunos que relacionem o fato visto (e ouvido) com a ocorrência de relâmpagos e trovões. Outro aspecto que merece destaque neste experimento, é o fato de o ar (que é um meio dielétrico ou isolante) conduzir cargas (ou seja se comporta como condutor).

Questionário resolvido

• Observe o fenômeno e procure justifica-lo

É possível observar um raio de luz e ouvir o ruído