fgeii - 02

2014
AEDB
CURSO DE ENGENHARIA
ROT 02
TÍTULO: DESCARGA EM GASES A ALTA PRESSÃO
OBJETIVOS GERAIS:
Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de:
 Identificar os eletrodos ânodo e cátodo
 Classificar os gases dentro da família dos condutores
 Concluir a importância da pressão (a que um gás é submetido) e da distância entre os eletrodos
sobre a capacidade de condução elétrica do gás
 Descrever as condições necessárias para que se estabeleça uma descarga elétrica através de um
gás a alta pressão.
MATERIAL NECESSÁRIO:



1 gerador de correia
1 conexão de fio com pino banana
Uma esfera com cabo
FUNDAMENTOS TEÓRICOS:
Nesta atividade, duas esferas metálicas serão submetidas a uma diferença de potencial na ordem de
240.000 volts e se encontrarão imersas no ar atmosférico. Estas duas esferas, denominadas eletrodos,
afastadas entre si a uma distância d, serão conectadas ao gerador eletrostático, responsável pela d.d.p.
aplicada.
A cabeça esférica do gerador (pólo positivo) funcionará como um eletrodo denominado ânodo.
Sua base inferior (com orifício de conexão, sem ligação à terra) é o eletrodo negativo, denominado cátodo.
Existem casos em que o ânodo e o cátodo se encontram confinados (geralmente em tubos de vidro),
podendo ser submetidos a variação controlada de pressão. Nestes casos se verifica que:
- diminuindo a pressão, a condutividade elétrica do gás aumenta;
- para uma pressão fixa, diminuindo a distância entre os eletrodos, a capacidade de o gás se tornar
condutor, aumenta.
Em suma, um gás depende da pressão a que está submetido e da distância entre os eletrodos nele
imersos para se enquadrar como condutor ou isolante.
Geralmente, pressões de uma ou mais atmosferas são consideradas alta pressão, portanto, nesta
atividade, operaremos com uma mistura gasosa (ar atmosférico) considerada a alta pressão.
PRÉ-REQUISITOS:
Ao estudarmos o campo gravitacional terrestre, analisamos o movimento de subida ou descida de um
corpo usando o conceito de energia potencial gravitacional. A diferença entre as energias potenciais
adquiridas pelo móvel entre dois pontos quaisquer A e B da sua trajetória, em movimento de descida, foi
definida como o trabalho realizado pelo campo gravitacional terrestre (para movê-lo do ponto A ao ponto
B). Constatamos, então, que o valor deste trabalho independia da trajetória que o móvel executasse entre
A e B.
Devido a esta propriedade que o campo gravitacional terrestre possui, dizemos que ele é um campo
conservativo (independe da trajetória percorrida pelo corpo).
Ao estudarmos o campo elétrico, constatamos que o mesmo também possui esta propriedade, isto é, o
campo elétrico é um campo conservativo. A unidade de campo elétrico é N/C (ou V/m)
Revendo seus apontamentos, responda:
1. O que entende, em Física, por campo elétrico? Por que dizemos que o campo elétrico é um campo
conservativo?____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2. O que entende, em Física, por linhas de força de um campo elétrico?________________________
_______________________________________________________________________________
3. Cite três propriedades das linhas de força de um campo elétrico
a_______________________________________________________________________________
b_______________________________________________________________________________
c_______________________________________________________________________________
P1
P2
X
P3
Y
P4
P5
Na figura acima, encontram-se representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.
4. Assinale na figura, a região (X ou Y) onde o campo elétrico representado é mais intenso.
5. Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5.
6. Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, comente a possível trajetória que a
mesma possuiria, se:
a carga fosse de prova (carga positiva)______________________________________________
a carga fosse negativa.___________________________________________________________
ANDAMENTO DAS ATIVIDADES:
Conecte a esfera com cabo ao aparelho, ligue o motor e aproxime a esfera com cabo da cabeça do
gerador.
7. Observe o fenômeno e procure justificá-lo._____________________________________________
8. Justifique o fato de a mistura gasosa envolvente (ar atmosférico) passar de isolante para condutora
de eletricidade.___________________________________________________________________
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9. No momento em que o gás deixa de ser isolante, o campo elétrico possui um certo valor entre os
eletrodos. Como denominamos, em Física, o maior valor que o campo elétrico E pode assumir
sobre um material isolante, sem que este material conduza eletricidade?_____________________
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10. A rigidez dielétrica do ar atmosférico é de aproximadamente 30.000 V/cm. Qual a distância mínima
entre o cátodo e o ânodo para aconteça uma descarga elétrica entre eles?____________________
11. Pesquise qual o valor da rigidez dielétrica de outros materiais (ex.: neoprene e polietileno).
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12. Justifique o ruído e a cor azulada verificados durante a descarga elétrica ocorrida no ar._________
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13. Como denominamos o ruído e a cor azulada que surgem durante a descarga quando este
fenômeno ocorre na natureza?_______________________________________________________