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IFQ/FIS413
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Física Experimental III
2o semestre/2015
EXPERIÊNCIA 2: CONDUTORES E DENSIDADE SUPERFICIAL DE CARGA
OBJETIVOS:
(i) Mapear o potencial eletrostático de um sistema contendo condutores retilíneos paralelos e, entre
eles, um anel metálico isolado.
(ii) Determinar o campo elétrico em pontos próximos à superfície externa do anel e relacioná-lo com
a densidade superficial de carga.
MATERIAL UTILIZADO:
-
Fonte de tensão (0 a 50 V)
Bandeja retangular
Anel metálico
Eletrodos planos
Sondas metálicas
Voltímetros de corrente contínua
Lixa
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
(ix)
Verifique se os eletrodos e a parte externa do anel estão oxidados. Caso estejam, use uma lixa
para remover a camada de óxido.
Encha a bandeja retangular com água (inclusive no centro do anel metálico) e posicione os
eletrodos retos de forma que eles fiquem paralelos entre si e a uma distância de 18,0 cm.
Obs: Cuide para que os pontos médios dos eletrodos fiquem sobre a reta central da bandeja.
Utilizando a fonte de tensão, estabeleça uma diferença de potencial (d.d.p.) de 24,0 volts.
Obs: A d.d.p. deve ser conferida com o uso de um voltímetro. O terminal positivo deve ficar à
direita. Adote o potencial nulo no terminal da esquerda. Fixe o fundo de escala do voltímetro
no menor valor que permita a leitura de todos os potenciais.
Com a sonda reta, meça o potencial em três pontos situados sobre a superfície externa do anel
anotando os seus valores.
Faça o mesmo para três pontos sobre a superfície interna e também para três pontos internos ao
anel.
Com a sonda móvel, encontre sete pontos onde o potencial seja igual 3,0 volts. Um deles deve
estar sobre a linha central longitudinal da bandeja, três à esquerda e os outros três à direita
dessa linha. Estes pontos devem estar espaçados convenientemente para boa determinação da
linha equipotencial associada.
Determine também o potencial no anel e encontre seis pontos, exteriores a ele, onde o potencial
tenha este valor. Lembre-se que o anel é condutor e, portanto, um corpo equipotencial. Qualquer
ponto dele tem o mesmo potencial elétrico.
Repita o item (vi) para potenciais de 6,0; 9,0; 15,0; 18,0 e 21,0 volts.
Execute uma varredura cuidadosa dos pontos distantes 0,5 cm da superfície externa do anel cada 45o,
anotando os valores da diferença de potencial entre a sonda e o anel.
GUIA PARA EXECUÇÃO DO RELATÓRIO:
(i) Por que é necessário remover a camada de óxido, quando existir, dos eletrodos e da parte
exterior do anel? Qual seria a influência desta camada sobre as medidas realizadas?
(ii) Com base nos resultados experimentais, o que você pode concluir a respeito do potencial na
região interior ao anel. Justifique este resultado usando os conhecimentos teóricos sobre o
assunto.
(iii) Determine o campo eletrostático nas imediações da superfície externa do anel, para os ângulos
de 0o; 45o ; 90o; 135o; 180o; 225°; 270° e 315°. Para o cálculo do campo use os potenciais
obtidos na superfície e a 0,5 cm do anel.
(iv) Faça uma tabela das densidades superficiais de carga para os ângulos do item (iii).
(v) Trace em papel milimetrado as linhas equipotenciais e coloque, em escala, flechas representando
os campos calculados no item (iii).