Fisica 3

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 aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

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

R. V=π×r2×h V=π×0,052×0,05

V=3,927×10-4cm3

∂=1,1×10-33,927×10-4=>2,80 Kg/cm3

∂×π×r2×LEo=E×2×π×r×L

2,48×109=E×3,14×10-1

E=2,48×1093,14×10-1=>7,91×109C

E=7,91 GC

O campo eléctrico 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 por E.2. que simplificando na fórmula.

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?

R. Não é possível, pois o ar é um isolante que não deixa produzir uma centelha pois é 30Kv/cm que tem menor que a capacidade da centelha para haver uma ruptura dielétrica.

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).

R. V=(K.Q)/R

Passo 2

Calcular a diferença de potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma densidade volumétrica de cargas típica, P = 1,1 x 10⁻³ C/m3.

R. V eixo = -ρ . r22 . ε0 → -1,1.10-3 . 0,0522 . 8,85.10-12 = -2,75.10-617,7.10-12 =-0,155.106 = -1,55.105

V parede=0

DV= V eixo –V parede→-1,55.105-0= -1,55.105JC S= 8,6393

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.

R. C = Q/(V C) → Q = C.V

Q = 200×10-12×7,0×103

Q