física experimental 3001 - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
FÍSICA EXPERIMENTAL 3001
EXPERIÊNCIA 3
PERMISSIVIDADE ELÉTRICO DO VÁCUO
1. MATERIAIS
Condensador de placas paralelas.
Um multímetro digital.
Cabos
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Reforçamos aqui os cuidados que devem ser tomados na utilização de multímetros.
Um cuidado preliminar na utilização de um multímetro consiste na escolha da escala
adequada para a leitura. Quando o valor máximo da leitura é conhecido, tal escolha é
imediata. Quando isto não for possível, colocamos a chave seletora no fundo de escala
máximo. A seguir, quando for o caso, reduzimos o fundo de escala até obtermos uma medida
adequada com o equipamento digital. Neste experimento vamos utilizar um capacitor de
placas paralelas circulares. O objetivo da experiência é medir experimentalmente a
permissividade elétrica do vácuo.
Por fim, não inicie o experimento sem que o professor tenha feito a conferência do
arranjo experimental.
2. Medida da capacitância em função da distância de separação entre as placas
Para a realização deste experimento você vai utilizar um capacitor de placas paralelas como
o conjunto na figura 01.
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
Figura 1: Arranjo experimental do capacitor de placas paralelas.
a) Conecta o multímetro digital ao terminais do capacitor no fundo de escala nF.
b) Para ajustar a distância entre as placas soltar os parafusos de fixação (7) e ajustar a
distância desejada pelo impulso do fuso (8). .
c) Coloque a escala Nonius na distância 0,60 mm. Anote o valor da capacitância
juntamente com a distância (d) em seu caderno de laboratório.
d) Repita o procedimento anterior incrementando 0,10 mm na escala Nonius até atingir
o valor de 1,90 mm.
e) Meça o diâmetro de uma das placas e anote no seu caderno de laboratório.
3. TRATAMENTO DOS DADOS
3.1. Obtenção da permissividade elétrica do vácuo
Construa o gráfico da capacitância em função da distância de separação das placas.
A partir da linearização do gráfico anterior determine a permissividade elétrica do vácuo, sabendo
que a expressão teórica que relaciona o capacitância e a distância de separação das placas é
1
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
Na Equação 1, ε 0 é a permissividade elétrica do vácuo, A é a área de uma das placas do capacitor
e d a distância de separação das placas. Apresente a dedução da Equação 1 nos Anexos de seu
relatório e encontre a expressão para a propagação de erro associado a permissividade elétrica do
vácuo.
4. DISCUSSÃO
Na seção Discussão dos Resultados procure fazer uma análise dos resultados obtidos. Discuta
os resultados frente às expectativas oriundas do modelo teórico considerado. Discuta as diferenças
entre o modelo teórico e o experimento.
Discuta também as principais fontes de erro que devem ser levadas em conta neste
experimento. Lembre-se aqui, que mais importante do que os equipamentos usados no experimento,
é a forma como ele foi conduzido.
4.1. Determinação da Permissividade Magnética do Vácuo
No cálculo da permissividade elétrica do vácuo, calcule o erro relativo ∆ ε 0/ε 0 e
interprete este resultado.
O valor esperado para ε 0 é 8,85× 10-12 C2/Nm2. A partir deste valor, calcule o erro
percentual da sua medida em relação ao valor esperado, e interprete este resultado.
5. BIBLIOGRAFIA
5.1. HALLIDAY, D. e RESNICK, R. – Fundamentos da Física – Volume 3 – 4a Edição;
Capítulo 30 (O Campo Magnético); Livros Técnicos e Científicos Editora S.A – 1998.
5.2. NUSSENZVEIG, H.M. – Curso de Física Básica – Volume 3 – 1a Edição; Capítulo 7
(Campo Magnético); Editora Edgard Blücher – 2000.
5.3. SEARS, F. S.; ZEMANSKI, M. W.; YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. – Física III
(Eletromagnetismo) – 1a Edição – Capítulo 28 (Campo Magnético e Força Magnética) – Addison
Wesley – 2004.
5.4. VÁRIOS – Apostila de Física Experimental – Setor de Cópias do CCT-UDESC.