CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL ELÉTRICO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL

CAMPUS A. C. SIMÕES

ENGENHARIA CIVIL – TURMA B

KAIO NÓBREGA LIMA DE MATOS

CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL

MACEIÓ, SETEMBRO DE 2017

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL

CAMPUS A. C. SIMÕES

ENGENHARIA CIVIL – TURMA B

KAIO NÓBREGA LIMA DE MATOS

CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL ELÉTRICO

Relatório referente ao experimento: Campo a partir do potencial, solicitado pela professora Maria Tereza de Araujo.

 

MACEIÓ, SETEMBRO DE 2017

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Campo elétrico é um campo vetorial, pois consiste numa distribuição de vetores ao redor do objeto carregado eletricamente. Sendo este definido pela equação:

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Onde E é o campo elétrico, F é a força que age sobre a carga em questão e  é a carga. O módulo do campo elétrico no campo é E = F/. [pic 4][pic 5]

Ao introduzir a ideia de campo elétrico, Faraday imaginou que haviam linhas de forças ocupando os arredores de um corpo carregado eletricamente, hoje, embora não se acredite na existência de linhas de forças, entretanto, elas são uma boa representação gráfica para ajudar à visualizar o campo. Essas linhas têm algumas relações com os vetores do campo elétrico, que são:

• A orientação da linha de campo é a orientação do campo elétrico;
• As linhas de campo são desenhadas de tal modo que a que o número de linhas é proporcional ao módulo do campo, quanto maior o módulo, mais linhas este campo terá.
• O campo elétrico tem valores maiores nos pontos cujo as linhas estão mais próximas.

A Imagem 1 mostra a representação do campo elétrico, com as linhas de força, para uma carga positiva, no qual as linhas de força partem do centro e fluem até o infinito. Enquanto a Imagem 2 representa o comportamento das linhas de campo de uma carga negativa, neste caso as linhas partem do infinito e se dirigem à carga.

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Imagem 1 – O campo elétrico de uma                         Imagem 2 – O campo elétrico de uma carga carga positiva isolada.                                negativa isolada.

Dipolo elétrico

O dipolo elétrico é um arranjo no qual estão presentes duas cargas, uma positiva e outra negativa, as quais têm dois campos elétricos, no qual um vetor aponta da carga negativa em direção a carga positiva. Uma energia potencial pode ser associada à orientação de um dipolo elétrico em relação a um campo elétrico.

Superfícies equipotenciais

Uma superfície equipotencial é o conjunto de pontos vizinhos que têm o mesmo potencial elétrico. Por simetria, uma família de esferas é formada pelas superfícies equipotenciais geradas por uma distribuição de cargas.  [pic 8][pic 9]

Imagem 3 - superfícies equipotenciais para         Imagem 4 – Superfícies equipotenciais (linhas azuis)

um campo elétrico uniforme.                        para um dipolo elétrico.

1. OBJETIVO

Observar o comportamento do campo eletrostático a partir da determinação
experimental de linhas equipotenciais em meios condutores líquidos.

1. MATERIAL

• Cuba eletrolítica (pirex) com papel milimetrado;
• Multímetro;
• Ponteiras (fixa e móvel);
• Cabos para ligações (banana-jacaré);
• Cabos para ligações (banana-banana);
• Eletrodos cilíndricos de cobre;
• Placas retangulares de cobre;
• Anel de latão;
• Fonte de tensão (0 – 12V DC);
• Solução de Sulfato de Cobre (CuSO4).

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Imagem 5 – Material Utilizado

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Para começar o experimento, os fios foram conectados à fonte de tensão. A parte positiva foi conectada a um eletrodo e a negativa ao outro. Os eletrodos foram separados com uma distância medida pelo papel milimetrada abaixo do pirex e então a solução de sulfato de cobre foi derramada no sistema. Uma ponta solta, também ligada a fonte foi colocada na linha x=0 do papel milimetrado que tinha como utilidade servir de referencia, ou seja, onde as cargas se anulariam e a superfície estivesse com 0V nessa linha. As medidas ficaram por conta de um multímetro regulado para captar as diferenças de voltagem em determiados pontos distantes dos eletrodos. Foi realizada a medição de pontos cujo o potencial elétrico era o mesmo e anotamos os pontos encontrados no papel milimetrado que está na tabela 1.

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Imagem 6 -Montagem para investigação das linhas de campo entre eletrodos circulares.

Em seguida colocamos um anel com raio R com centro na origem do papel milimetrado e fizemos as medições em quatro pontos internos do anel. Em todos os pontos do anel o potencial medido foi constante, observando assim uma blindagem eletrostática os resultados podemos observar na tabela 2.

Repetimos a primeira parte do experimento modificando os eletrodos por placas metálicas e realizamos medições nas proximidades de cada placa tendo como resultado os pontos indicados na tabela 3.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

                A seguir segue em a tabela 1, com os dados coletados no primeiro experimento e o traço (imagem 6) dos pontos realizado no software GeoGebra:

3,82V	-3,82V	4V	-4V	4,2V	-4,2V
X	Y	X	Y	X	Y	X	Y	X	Y	X	Y
13	0	-11,3	0	11,4	0	-9,5	0	9	0	-9	0
3,8	0	-3,5	0	6,1	-2,4	-3,8	0	4	0	-4	0
8,3	-2,9	-5,8	-2,7	3,9	0	-5,9	-2,4	8,3	-1,4	-5,9	-2
4,2	-1,5	-4	-1,5	9,7	-1,4	-4,1	-1,1	6	-2,1	-6	2,1
3,9	1,6	-8,9	-2,5	4,4	-1,6	-8,5	-1,7	4,3	-0,5	-8,4	1.1
9,2	3,0	-6,1	2.8	4,3	1,1	-4,2	1,3	8,3	1,8	-4,2	-1,1
7,4	3,3	-4,1	1,7	5,1	2,4	-6	2,5	6,4	2,4	-8,2	-1,2
5,7	-2,6	-8,7	2.7	8,4	2,6	-9,2	1,4	4,2	0,5	-4,1	1

Tabela 1