i-introdução

I-INTRODUÇÃO
Os objetivos deste experimento foram os de traçar as curvas eqüipotenciais de um
campo elétrico em uma cuba eletrolítica. Em seguida, determinar o campo elétrico em
módula direção e sentido, considerando algumas distribuições de cargas elétricas. E
também determinar e analisar o potencial e o campo no interior de um anel metálico
isolado.
I.2-Fundamentação teórica
Quando colocamos no espaço uma distribuição de cargas, originamos nesse espaço
uma propriedade chamada campo elétrico, de maneira que se uma carga for colocada neste
campo elétrico, ficará sujeita à ação de uma força elétrica. À cada ponto do campo elétrico
associamos um vetor campo elétrico que apresenta as seguintes características:
Direção- a mesma da força aplicada sobre a carga de prova;
Sentido- o mesmo da força se a carga de prova for positiva, contrário ao da força se a carga
de prova for negativa.
No estudo da Eletricidade e do Magnetismo, que pode ser condensado sob o nome
de Eletromagnetismo, a situação física mais simples, porque é descrita através de equações
matemáticas mais simples, é a eletrostática, onde todas as cargas elétricas estão em
repouso.
É muito freqüente na física a ocorrência de fenômenos de natureza distinta que são,
entretanto descritos matematicamente de maneira análoga. Será exatamente isso que nos
possibilitará estudar o campo eletrostático, ou melhor, estudarmos um outro fenômeno que
é a passagem de corrente através de uma solução eletrolítica. Pode-se mostra que um
eletrodo, mergulhado numa solução eletrolítica, produz um campo elétrico análogo ao de
distribuição eletrostática da qual o eletrodo é o corte transversal.
O campo elétrico, em um ponto do espaço, é definido como a força por unidade de
carga positiva naquele ponto: E=F/Q ,indicando que o vetor campo elétrico é tangente
às linhas de força, tendo o mesmo sentido das mesmas.
Tem-se também que: E= -VV
, indicando que o campo elétrico aponta na
direção de máxima variação do potencial e no sentido em que V diminui.
Em um campo elétrico, uma superfície selecionada de tal forma que todos os pontos
sobre ela tenham o mesmo potencial, é conhecida como uma superfície eqüipotencial. O
trabalho realizado para deslocar uma carga de prova sobre uma superfície eqüipotencial è
nulo, sendo assim o vetor campo elétrico, em cada ponto de uma superfície eqüipotencial,
perpendicular à ela. Com isto as eqüipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de
força.
II- MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO
Material Utilizado:

Cuba de vidro;

Papel milimetrado;

Jacarés;

Fios;

Fonte de tensão;

Pontas de prova;

Placas metálicas;

Anel metálico;

Fita crepe;

Água torneira;

Voltímetro;
Procedimento Experimental:
Para alcançarmos os objetivos deste experimento foram realizadas três etapas:
ETAPA 01: Determinação de superfícies eqüipotenciais com dois pólos de sinais distintos
Primeiramente em uma folha de papel milimetrado, delimitamos uma superfície de
15x15 em de dimensão e numeramos suas linhas e colunas.
Em seguida pegamos uma cuba de vidro que continha um papel milimetrado
(15x15) fixado em seu fundo. Então introduzimos duas placas metálicas paralelas entre si e
as prendemos com fita crepe. Através de fios, ligamos o pólo positivo da fonte à uma das
placas e o negativo a outra placa, com o auxílio de jacarés, então, através dos fios do
voltímetro, ligamos o pólo negativo à sua respectiva placa e o positivo que nos servia como
ponta de prova.
Com a fonte fornecendo 7,0V, previamente ajustado pelo voltímetro e com sua
ponta de prova posicionada na vertical, determinamos alguns pontos de mesmo potencial.
Esses pontos foram determinados aleatoriamente na horizontal e na vertical e transferidos
para o papel milimetrado. Posteriormente realizamos o mesmo procedimento para
potenciais diferentes. Então, traçamos suas respectivas curvas eqüipotenciais.
Trocamos a ponta de prova anterior por duas espaçadas de 1 cm. Então sobre as
circunferências contidas no papel milimetrado da cuba, realizamos um giro de 360º sobre
cada uma delas e determinamos seu potencial máximo.
ETAPA 02: Determinação de superfícies eqüipotenciais entre duas placas metálicas
Para a realização desta etapa, montamos um sistema igual ao anterior. Através de
quatro potenciais distintos encontramos as linhas equipotenciais do campo elétrico.
Marcamos os valores encontrados em outra folha de papel milimetrado com as mesmas
dimensões. Isso nos permitiu traçar a direção do campo elétrico.
ETAPA 03: Determinação de superfícies eqüipotenciais para um anel metálico
Nesta etapa utilizamos novamente o mesmo sistema, introduzindo entre as placas
um anel metálico exatamente no centro do papel milimetrado que possuía as mesmas
dimensões citadas anteriormente. Com a ponta de prova positiva, encontramos as linhas
eqüipotenciais determinadas através de pontos aleatórios na vertical e 2 cm na horizontal.
Esses resultados foram anotados em um papel milimetrado contendo a circunferência
interior do anel, com isso traçamos as curvas eqüipotenciais.
Em seguida, determinamos o potencial elétrico em cinco pontos distintos no interior
do anel, anotando os respectivos valores.
III-ANÁLISE E CONCLUSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
A partir do experimento realizado traçamos as curvas de um mesmo potencial, ou
seja, curvas eqüipotenciais, com isso, através das linhas perpendiculares a tangente de cada
ponto eqüipotencial foi possível encontrarmos as linhas do campo elétrico.
Podemos verificar que o potencial encontrado no interior do campo elétrico é o
mesmo em todos os pontos. E ainda o campo elétrico é nulo, pois não existe força agindo
dentro do anel.
IV-QUESTÕES
1- As linhas eqüipotenciais possuem a configuração esperada, em cada caso?
Trace
também algumas linhas de força para cada configuração de campo.
Sim, as linhas eqüipotenciais obtidas possuem a configuração esperada.
2- Trace o vetor campo elétrico (E) em cada ponto considerado (C, D e E), na
configuração inicial.
Veja superfícies equipotenciais entre dois pólos distintos.
3- Determine também o módulo do campo elétrico, em torno destes pontos.
4- Qual é o módulo a direção e o sentido do campo elétrico entre as placas, referente ao
item 07?
O módulo do campo elétrico é dado por E= -V, ou seja, o componente de E em
qualquer direção é negativo da taxa de variação do potencial elétrico com a distância
naquela direção. O vetor campo elétrico aponta da carga positiva para a carga negativa.
5- O que você verificou sobre o potencial no interior do anel? O que você concluiu sobre
campo? Justifique.
Que o potencial permaneceu constante dentro do anel. Já o campo elétrico dá zero. Isto
ocorre, pois não existe força que age dentro do anel, e com isso, como E=F/K, o campo
elétrico é nulo. Pode-se dizer também que o campo é dado pela diferença de potencial, e
como dentro do anel não há esta diferença, o campo é nulo.
6- Explique o que acontece na superfície do anel, quando este é introduzido entre as
placas.
Quando um anel é introduzido entre as placas, há uma separação das cargas na
superfície por causa do campo elétrico formado por essas placas, isto é, a placa (polo)
positiva induz a formação de um polo negativo na superfície do anel que está mais
próxima à ela, e a placa negativa induz um polo positivo no anel.
Os elétrons livres no condutor se distribuem sobre a superfície, reduzindo à zero o
campo elétrico resultante dentro do condutor e tornando o campo resultante na
superfície, perpendicular à ela.
V-BIBLIOGRAFIA
HALLIDAY e RESNICK - Fundamentos de Física - Eletromagnetismo, Vol. 3 ,3a .Livros
Técnicos Editora S.A. Ltda - Rio de Janeiro, 1994.
Apostila de laboratório de Física II Eletricidade e Magnetismo da Universidade Estadual de
Maringá.
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA 2
CAMPO ELÉTRICO
ACADÊMICO(S): Marco Aurélio G. Tamiozzo
Gilberto Junior Rodrigues
Ricardo C. dos Santos
TURMA: 41
RA: 49308
RA: 36791
RA: 57930
PROFESSOR: Wilson
Maringá, 9 de Junho de 2010