Descarga elétrica na atmosfera
Objetivo:
Descrever as condições necessárias para uma descarga elétrica.
Observar a capacidade de condução elétrica do gás
Material :
· Gerador de correia
· Uma conexão de fio
· Uma esfera de cabo insolante
Procedimentos :
Primeiramente fizemos a conexão de fio entre o bastão de teste e a conexão de fio terra todos ainda dezenergizado . Ao energizarmos o gerador colocamos a esfera de cabo isolante que está aterrada na presença do gerador observamos que houve uma descarga elétrica entre as esferas formando um raio elétrico, isso se dá pela diferença de potencial entre elas.
Certamente para haver esta passagem de elétrons entre as esferas, necessita-se de um condutor. Neste caso será o ar atmosférico que desempenharáesta função, isso acontece por causa da ionização das moléculas do ar, pois, inicialmente as moléculas desse gás estão neutros. Mas essas moléculas podem transformar-se em íonse perder a característica neutra tornando-se condutores. Esses íons vão ser formados quando se aplica uma diferença de potencial nas moléculas gasosas, no nosso caso quem desempenhou essa função foram as esferas, havendo uma força de atração sobre os elétrons das moléculas do gás que estão próximas de uma das esferas tirando elétron, nisso essas moléculas vão ficar sem os seus elétron e vai tentar repor atraindo outros elétrons da outro esfera, assim nessa dinâmica cria-se a descarga elétrica, tendo características o ar como condutor, conduzindo o raio elétrico.
Essa “transformação” do ar vai ser caracterizada pelo rompimento da rigidez dielétrica. A Rigidez Dielétrica corresponde ao maior valor do campo elétrico aplicado a um isolante sem que ele se torne um condutor. Essa rigidez varia de um material para outro. No nosso caso o meio isolante seria o ar atmosférico No caso do ar, sua rigidez dielétricavale cerca de 3 x 106 N/C, assim, quando um campo elétrico no ar ultrapassar esse valor, ele deixa de ser isolante e torna-se condutor.
O valor da carga máxima acumulada na esfera do gerador vai ser calculada diante das informações de sua intensidade máxima do campo elétrico necessário (aproximadamente 3,0x106 N/C), de distância do centro até a sua superfície, que será o raio da esfera e da constante eletrostática do ar (considerando 9x109NmC-2). Logo:
Pela equação de campo elétrico temos
3,0x106 = 9,0x109x|Q|
(0,1)2
|Q| = (0,1)2x 3,0x106
9,0x109
|Q| = 3,33x10-6C será sua carga.
Considerando o módulo do campo elétrico nas proximidades da esfera do gerador como sendo uniforme, determinamos a diferença de potencial elétrico entre a esfera do gerador e o bastão metálico, utilizando a expressão U = Emáxd, sendo d a distância em que ocorre a transferência de carga entre a esfera do gerador e o bastão metálico, medimos uma distância aproximada de 5cm (0,05m), logo:
U = 3,33x10-6x0,05 = 1,67x10-7 v (valor aproximado).
Este fenômeno observado em laboratório pode ser relacionado com ocorrências na natureza que terão as mesmas características. Na natureza durante as tempestades violentas as nuvens se carregam intensamente de eletricidade. Saltam então faíscas gigantescas dessas nuvens para a Terra, ou entre duas nuvens próximas que tenham cargas de sinais opostos. Essas faíscas são os raios. Essa descarga elétrica arranca elétrons das moléculas dos constituintes do ar, isto é, ioniza essas moléculas. Quando se dá a ionização, que nesse caso é muito violenta, se produz luz. Essa luz é o relâmpago. A descarga aquece muito o ar por onde passa, e provoca uma dilatação rápida desse ar. Essa dilatação rápida produz um som forte, que é o trovão.
Referências:
anexo do site anterior:
Sampaio, José/Calçada, Caio; Universo da física3.
O trabalho poderia ficar melhor!!!
ResponderExcluirfaltou certos artifícios que não usamos como forma ilustrativa... se todos do grupo se interessasse pelo trabalho de forma mais séria o resultado seria melhor!!
espero que sejamos avaliados pelo domínio de conteúdo!