AS SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

AGNER FELIPE PEREIRA DA CONCEIÇÃO

HEVERSON RENAN MODESTO PEREIRA

VITOR FERNANDO BERALDI NEGRINI

SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS

PONTA GROSSA

ABRIL/2017

1 MATERIAIS UTILIZADOS

• 1 Cuba Transparente 43x30 cm com 5 mm de água da torneira
• 2 Eletrodos Barra
• 2 Eletrodos Disco
• 1 Eletrodo Anel
• 1 Ponteira de Metal para medição
• Cabos (4 banana/banana com derivação)
• 1 Fonte de Alimentação de Corrente Contínua
• 1 Multímetro Digital (Voltímetro)
• 2 folhas de papel milimetrado
• 3 folhas de papel sulfite

2 OBJETIVOS

Fazer um mapeamento das linhas equipotenciais e das de força de um campo elétrico, através da simulação do caso eletrostático.

3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Em sala de aula, com os materiais fornecidos para a realização do experimento sobre superfícies equipotenciais, foram obtidos dados. Foi fornecida para uso uma cuba acrílica com um plástico fixado dentro com durex, e com aproximadamente 5 mm de água dentro dessa cuba. Com uma folha de papel sulfite sobre uma outra folha de papel carbono e também uma folha de papel milimetrado impressa pelo professor, apenas para servir para a localização e auxiliar a fixação dos eletrodos. Essas folhas foram colocadas dentro do plástico na cuba e com cuidado para não fazer marcações foi tirado todo o ar presente dentro do plástico. Após isso, foi montado um sistema com a fonte de tensão com corrente contínua e um multímetro ligados por cabos banana-banana a eletrodos, adotando um lado como positivo e o outro como negativo, onde os eletrodos foram sendo alterados para descobrir o comportamento do campo elétrico e como são as superfícies equipotenciais de cada um dos eletrodos.

Primeiramente foram ligados dois eletrodos disco, paralelos e com uma distância de 10 cm, assim, com uma ponteira ligada ao multímetro, ao encostar sobre a água e com a fonte de tensão ligada, a cada lugar encostada a ponteira o valor se alterava, assim escolhendo a voltagem a qual marcava o multímetro, como por exemplo (2,4,6...) volts, foram sendo marcados os pontos sucessivamente com a ponteira apertando sobre a folha com carbono, deixando marcas no papel, ou seja, fazendo um mapeamento, não esquecendo também de anotar a polaridade dos eletrodos na folha e o contorno do mesmo. Após a realização desse procedimento, a folha dentro do plástico era retirada e manualmente com o lápis, os pontos foram ligados um ao outro ficando assim visível a superfície equipotencial dos eletrodos discos, o mesmo procedimento foi repetido mais três vezes, alterando os eletrodos e as folhas a qual eram feitos os pontos por folhas novas e sempre desligando a fonte para cada mudança.

Seguindo os passos anteriores, o segundo mapeamento foi realizado com um eletrodo em disco e outro em barra, um positivo e o outro negativo, já o terceiro mapeamento foi realizado apenas com as duas barras em paralelo com a mudança na folha de sulfite por um papel milimetrado para a marcação dos pontos e facilitar a confecção do gráfico. Por fim, o ultimo mapeamento foi feito com dois eletrodos em barra e posicionados em paralelo um com o outro.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com o auxílio da ponteira usada foram medidas as voltagens em diversos pontos dentro da cuba, pois em cada ponto onde a ponta era mergulhada havia uma variação de potencial, assim, seguindo uma voltagem de cada vez, foi possível fazer marcações forçando a ponteira sobre os papeis e assim realizar o mapeamento das superfícies equipotenciais de cada tipo de eletrodo usado. O grupo percebeu que as linhas ficaram centralizadas e seguindo os contornos dos eletrodos pelo fato da água também estar bem distribuída sobre a cuba, diminuindo assim o erro e pela cuba estar em um local plano, não havendo deslocamento ou liquido a mais em alguns dos lados.

Usaram-se também dois eletrodos cilíndricos e a sonda fixa em um ponto aleatório na cuba com água. A partir daí, com a sonda móvel e com o auxílio do galvanômetro de zero central, localizou-se pontos onde a corrente elétrica é nula. Ora, se a corrente é nula entre esses pontos, logo estes últimos pertencem à mesma linha equipotencial, ou seja, pontos em que o potencial elétrico é o mesmo; dessa forma a diferença de potencial entre estes pontos é zero. Tais pontos foram identificados numa folha de papel milimetrado que se encontrava na cuba e, por analogia, identificados em outra folha de papel milimetrado. Determinou-se a linha equipotencial referente a esses pontos, traçando-se uma curva que passa por eles (dados registrado no anexo 01).

       De maneira similar, colocou-se a sonda fixa em outros pontos, de modo a obter outras linhas equipotenciais correspondentes a esse novo sistema. Pode se determinar a partir dessa família de equipotenciais as linhas de correntes, que são perpendiculares às linhas equipotenciais (dados registrados no anexo 01).

      Observou-se uma simetria tanto das linhas equipotenciais quanto das linhas de corrente. Tal fato é devido porque o meio (líquido condutor) é uniforme – má solução Homogênea – e a cuba encontra- se na horizontal.  Se a cuba estivesse numa posição inclinada teríamos uma maior concentração de íons nos locais de maior profundidade, o que causaria uma diminuição da resistência, já que a corrente aí registrada seria maior; nos locais mais rasos, teríamos um aumento da resistência. Infere-se então que ocorreria uma não simetria (deformação geométrica) das linhas equipotenciais, ocasionando a  concentração  das linhas de corrente nas regiões de menor profundidade (maior resistência).