Procedimentos

DFQ-FEIS – Ano 2013
Licenciatura em Física - FIS 1105 - Laboratório de Física II
EXPERIMENTO IV
Campo Elétrico
Objetivos:
 Estudar as configurações do campo elétrico e do potencial resultante de arranjos e
formas de eletrodos.
 Mapear as superfícies equipotenciais e calcular a diferença de potencial entre dois
pontos.
 Calcular a intensidade e direção do Campo elétrico
Introdução
Campo elétrico está associado a todo corpo eletrizado ou a uma carga elétrica. A
presença de desse campo elétrico em determinados pontos do espaço, pode ser verificado
colocando neste ponto uma carga q. Se uma força elétrica atuar sobre a carga, dizemos
então que neste ponto existe um campo elétrico. Definimos campo elétrico num ponto
como sendo o quociente entre a força F que atua sobre uma carga q colocada no ponto,
pelo valor dessa carga. Assim,

 F
E
q
Observa-se que o campo elétrico E é uma grandeza vetorial e tem a mesma
orientação de F.
Linhas de forças
O conceito de linha de força foi introduzido pelo físico inglês Michael Faraday (1791
– 18676) para facilitar a visualização da configuração de campo elétrico. As linhas de
forças são linhas imaginarias que são traçadas de tal maneira que a direção do campo
elétrico num dado ponto sobre a linha é dado pela reta tangente que passa pelo ponto.
Fig. 1.0 – A direção do campo elétrico em qualquer ponto é tangente à linha que passa por este
ponto. O sentido é o mesmo da linha de força.
Prof. Responsável: Victor Ciro Solano Reynoso
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Outra relação entre a linha de força e a de campo elétrico é que as linhas são
desenhadas de tal maneira que o número de linha por unidade de área medida em um
plano perpendicular as linhas são proporcionais a magnitude do campo E . Assim, quando
as linhas estão mais próximas a intensidade do campo é maior do que quando mais
afastada. Na figura 2.0 temos as linhas de forças desenhadas para : a) carga negativa; b)
duas cargas iguais de mesmo sinal; c) duas cargas iguais de sinais opostas
Fig.2.0 – Linhas de campo elétrico criadas por cargas elétricas.
Se imaginarmos a figura 4.2a em três dimensões, e se pegarmos uma moeda e
fossemos aproximando da carga, verificaríamos que o número de “flechas” que passariam
pela área superficial da moeda aumentaria, indicando que o campo elétrico aumenta a
medida em que se aproxima da carga.
Potencial elétrico
A diferença de potencial Vf – VI entre dois pontos quaisquer i e f é dado por
f
Vf – Vi    E.dl
( 4.1 )
i
No caso em que o campo elétrico é uniforme, como entre duas placas paralelas
carregada com carga de sinais opostos, a diferença de potencial entre dois pontos i e f,
separado por uma distância d, como mostra a figura 3.0 é dado por :
Vf – Vi = - E . d
( 4.2 )
Então
E=-
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V
f
 Vi 
d
( 4.3 )
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Superfícies equipotenciais
Superfície equipotencial em um campo elétrico é aquela em que o potencial elétrico
tem o mesmo valor. Assim em qualquer ponto, a superfície equipotencial forma um ângulo
reto com a direção do campo neste ponto. Isto pode ser visto na equação 4.1, onde a
condição para que
Vf – VI = 0
e que E tem que ser perpendicular ao deslocamento dl que nesse caso em questão o dl é
deslocamento sobre a superfície equipotencial.
Fig. 4.4 - Superfícies equipotenciais de duas cargas de sinais opostos
Algumas considerações

Um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, as cargas elétricas estarão
distribuídas em sua superfície e como conseqüência o campo elétrico será nulo
em todo o ponto do seu interior, e em pontos da superfície deste condutor o vetor
E será perpendicular a ela.

Todos os pontos da superfície ou interior de um condutor em equilíbrio
eletrostático estão no mesmo potencial.
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EXPERIMENTO IV
Campo Elétrico
Objetivos:
 Estudar as configurações do campo elétrico e do potencial resultante de arranjos e
formas de eletrodos.
 Mapear as superfícies equipotenciais e calcular a diferença de potencial entre dois
pontos.
 Calcular a intensidade e direção do Campo elétrico
Procedimento Experimental.
Materiais utilizados:
Cuba de plástico, água de torneira, fonte de tensão continua, barras metálicas, anéis
metálicos circulares com diâmetros variáveis, multímetro e papel milimetrado.
Fig.– Cuba eletrolítica com duas barras paralelas representando linhas de cargas
Procedimentos
Mapear os potenciais elétricos nas diferentes configurações. Para cada arranjo obtenha
pelo menos 8 superfícies equipotenciais.
Barras Metálicas
1. Colocar a cuba de plástico sobre o papel milimetrado para que sirva como
referência.
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2. Colocar as duas barras metálicas paralelas no interior da cuba a 15 cm entre si.
Tome cuidado para que as barras fiquem simétricas.
3. Conectar os terminais de tensão nas barras.
4. Com o multímetro no modo voltímetro, conectar um dos terminais em uma das
barras, deixando o outro livre para medir o potencial entre os dois eletrodos ver
figura 4.5.
5. Preencher a cuba com água até a metade da altura dos eletrodos.
6. Conecte a fonte de tensão nos eletrodos e com o multímetro localize os pontos
onde o potencial elétrico é o mesmo. Tendo como referência a folha de papel
milimetrado debaixo da cuba, marque cada ponto em um outro papel
milimetrado.
7. Verifique se há variação do potencial elétrico em função da posição atrás das
barras
Anéis Metálicos
1. Siga o mesmo procedimento anterior só que agora utilizando os dois anéis
metálicos de mesmo diâmetro colocando-os com 15 cm de separação entre seus
centros.
2. Meça o valor do potencial dentro dos anéis para vários pontos. Faça comentário
sobre o campo elétrico dentro dos anéis.
Anéis Metálicos Concêntricos
1. Repita o mesmo procedimento usando agora os dois anéis de diferentes
diâmetros dispostos concentricamente.
2. Meça o potencial fora do anel maior e faça comentários sobre o campo elétrico.
Anel e Barra metálica
1. Repita o mesmo procedimento desta vez utilizando o anel metálico distante 15
cm da barra metálica.
Linhas de força
1.
Para cada arranjo citado acima, desenhe pelo menos 8 linhas de força. Não
esqueçam que elas são sempre perpendiculares as linhas equipotenciais.
Questionario.
1.- Calcule o trabalho realizado para levar uma unidade eletrostática de carga de um
eletrodo ao outro.
2.- Porque é útil introduzir o conceito de campo elétrico?.
3.- Porque se introduze o conceito de potencial elétrico?
Prof. Responsável: Victor Ciro Solano Reynoso