Exercícios de física

Título: SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS E ANÁLISE DO CAMPO ELÉTRICO –                 utilizando o conjunto para traçado de superfícies equipotenciais.

Os itens assinalados por ☆ são considerados de fácil aquisição e comuns em qualquer laboratório.

1. Objetivos gerais:

Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de:

– Identificar e/ou campo elétrico e linhas de força;

– Identificar a diferença de potencial elétrico entre dois pontos;

– Analisar as linhas de força ao redor de cargas pontuais;

– Comparar a diferença de potencial em diferentes pontos de um campo elétrico;

– Classificar campo elétrico e linhas de força;

– Concluir que as linhas de força caracterizam o vetor campo elétrico e dão uma ideia de intensidade do campo em cada ponto;

– Utilizar conhecimentos sobre diferença de potenciais;

– Utilizar conhecimentos na resolução de problemas práticos.

1. Material necessário:

Um conjunto básico para identificação, por traçado, de superfícies equipotenciais. Composto por:

– Uma cuba projetável com escala (2);

– Uma conexão de fio com pinos banana;

– Uma ponteira para tomada de dados (1);

– Dois eletrodos retos (3);

– Um eletrodo em anel (4);

– Dois eletrodos cilíndricos (5);

– Uma escala projetável;

☆ – Quatro conexões de fios com pino banana e garra jacaré;

☆ – Uma fonte de alimentação VAC com tensão de saída entre 12 ou 20 V;

☆ – Um multímetro ajustado para voltímetro escala 30 V;

☆ – Um retroprojetor (se possível);

☆ – Uma colher;

☆ – Copo descartável de cafezinho com sal (equivalente a duas colheres de sopa);

☆ – Um copo de Becker com 250 ml de água;

☆ – Um pano de limpeza para coar água com sal.

1. Pré-requisitos – Questionário:

Ao estudarmos o campo gravitacional terrestre, analisamos o movimento de subida ou descida de um corpo usando o conceito de energia potencial gravitacional. A diferença entre as energias potenciais adquiridas pelo móvel entre dois pontos qualquer A e B da sua trajetória, em movimento de descida, foi definido como o trabalho realizado pelo campo gravitacional terrestre para movê-lo do ponto A ao ponto B. Constatamos, então, que o valor deste trabalho independe da trajetória que o móvel executasse entre A e B.

Devido a esta propriedade que o campo gravitacional terrestre possui, dizemos que ele é um campo conservativo.

Ao estudarmos o campo elétrico, constatamos que o mesmo também possui esta propriedade, isto é, o campo elétrico é um campo conservativo.

Resolvendo seus apontamentos procure responder às seguintes questões:

1.  O que você entende, em Física, por campo elétrico? Por que dizemos que o campo elétrico é um campo conservativo?

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Obs: O campo elétrico não é o espaço que envolve a carga, mas sim, as propriedades de natureza elétrica que existem ao redor de uma carga.

1.  O que se entende, em Física, por linhas de força de um campo elétrico?

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1.  Cite três propriedades das linhas de força de um campo elétrico.

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1. Na Figura 1, se encontram representados algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.

1. Assinale, na Figura 1, a região onde o campo elétrico representado é mais intenso.

[pic 1]

1. Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5.
2. Caso abandonássemos uma carga no interior deste campo, comente a possível trajetória que a mesma possuiria, se:

– a carga fosse positiva:

– a carga fosse negativa:

1. Montagem:

1.  Coloque duas colheres de sal em 250 ml de água.

Agite a solução de cloreto de sódio por 30 segundos e coe.

1.  Execute a montagem, conforme a Figura 2, utilizando os eletrodos retos (3) e executando as conexões elétricas através de garras jacarés nos parafusos de contato elétrico.

Observação: Caso a escala possua retroprojetor, deposite a cuba sobre o mesmo.[pic 2]

1.  Introduza, por baixo da cuba, a escala projetável e verifique se os eletrodos retos (3) se encontram paralelos.

1.  Coloque a solução de cloreto de sódio na cuba acrílica, o suficiente para definir os contornos dos eletrodos retos.

1. Atividades:

1.  Ligue a fonte de alimentação.

Atenção: evite respirar próximo aos eletrodos.

Não se preocupe com a reação química que ocorrerá nos eletrodos durante as atividades (ao término da aula será um bom assunto para ser discutido com o professor de química).

1.  Coloque a ponteira (1) entre os eletrodos retos (3) e, movendo-a lentamente, localize um ponto que se encontre a 5 V.

Verifique as coordenadas do ponto P1 escolhido e o grafique na escala 1.

Refaça esta operação para mais cinco pontos.