O CAMPO ELÉTRICO E POTENCIAL ELÉTRICO

CAMPO ELÉTRICO E POTENCIAL ELÉTRICO

SUMÁRIO

 

1 INTRODUÇÃO 3

2 MATERIAIS 5

3 METODOLOGIA 6

4 RESULTADOS 7

5 DISCUSSÕES 8

6 CONCLUSÕES 9

REFERÊNCIAS 10

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1.Introdução

Na eletricidade, entende-se que a maneira como cargas conseguem exercer forças umas sobre as outras é através de campos elétricos[2][5]. Um campo elétrico é uma espécie de deformação do espaço que é gerada por uma carga disposta neste espaço. A convenção adotada é a de que um campo gerado por uma carga positiva possui uma característica de afastamento e o gerado por uma carga negativa uma característica de aproximação[3], como pode-se ver na imagem:

Imagem 1-sentido do campo gerado por uma carga positiva e por uma carga negativa

[pic 1]

Fonte:Disponível em <http://queconceito.com.br/campo-eletrico>. Acesso em 29/03/2017

As representações em roxo na imagem não só representam o sentido do campo, mas também algo que é chamado de linhas de força[3], que são linhas imaginárias dispostas no mesmo sentido do vetor campo elétrico,e servem para visualizar a existência e influência do campo elétrico em uma região.

Outra possível manifestação de um campo é através de dois campos diferentes interagindo entre si, como o exemplo de uma carga negativa perto de uma carga positiva:

Imagem 2-Linhas de campo geradas por uma carga negativa e uma carga positiva

[pic 2]

Fonte:Disponível em <http://trabcampoeletrico.blogspot.com.br/p/linhas-de-forca.html). Acesso em 29/03/2017

O campo, por sua vez, cria posições de potencial elétrico que podem ser observadas através da disposição de cargas de prova na região do campo. O potencial elétrico varia conforme se variam as distâncias entre a carga de prova e o “início” do campo, que é a própria carga geradora do campo, e estas grandezas estão relacionadas através da equação: E = V/d, onde:

-E é o campo elétrico, dado em Volts por metro;

-V é o potencial elétrico, dado em Volts;

-d é a distância de uma carga ao campo elétrico, dada em metros.

Faz, também, parte do estudo da eletricidade, a ideia de diferença de potencial elétrico. Basicamente, é a comparação da quantidade de potencial elétrico que se tem em duas posições distintas dentro de um mesmo campo. Assim como a ideia de que um campo exerce força elétrica em uma carga(o tipo de força dependerá do campo e do sinal da carga) é aplicada para explicar o movimento das cargas elétricas, a ideia de potencial é aplicada de maneira similar, porém dentro do contexto de energia potencial e cinética, sendo que em cada determinada posição, uma carga de prova obtém uma certa quantidade de energia potencial elétrica através da interação com o campo, e essa carga irá, então, se mover em direção a uma posição onde o potencial elétrico é menor(a(s) carga(s) sempre se movimentam do maior para o menor potencial).

Como o campo elétrico diminui de intensidade conforme a distância, através das noções de linhas de força e potencial elétrico, são introduzidas as superfícies equipotenciais[1], que são superfícies imaginárias onde o potencial elétrico assume mesmo valor apesar de em posições diferentes. É importante ressaltar que, embora sejam em pontos distintos do espaço, estas posições de potencial estão sempre a uma mesma distância do início de campo, conferindo, assim, sua característica de igualdade. Um exemplo de superfície equipotencial são circunferências bidimensionais com centro comum de uma carga pontual geradora de campo, como as da imagem:

Imagem 3- Superfícies equipotenciais de um campo elétrico

[pic 3]

Fonte:Disponível em <http://www.alfaconnection.pro.br/fisica/forcas/gravitacao/campos-gravitacionais-nao-uniformes/>. Acesso em 30/03/2017

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2.Materiais

Canudos de plástico

Meia de Nylon

Papel higiênico

Copos de isopor

Multímetro

Gerador de Van De Graaff

Placas condutoras

Bacia com azeite

Serragem

Régua

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3.Metodologia

Primeira Etapa

A primeira parte do experimento consistiu na montagem de um sistema com dois canudos de refrigerante, que foram atritados com o mesmo material, um pedaço de papel higiênico, deixando assim, ambos carregados negativamente, de acordo com a série triboelétrica[6].

O primeiro canudo foi inserido em um copo de isopor, conforme representada na ‘Ilustração 1’.

Ilustração 1 - Esquema de montagem do sistema da primeira etapa do experimento de campo elétrico.

[pic 4]

Fonte: Autores

Uma meia de nylon foi desfiada, o suficiente para se obter uma linha com cerca de 50 cm, isso possibilitou a montagem do segundo canudo, que foi amarrado na linha.

Com a montagem pronta, o papel higiênico foi utilizado para carregar os canudos. Em seguida, foram aproximados e o grupo observou os resultados.

Segunda Etapa

Um segundo sistema foi montado, com o acréscimo de um terceiro canudo que foi montado de forma igual ao que estava fixo no copo de isopor, porém, estavam separados por uma distância fixa medida por uma régua, cerca de 0,22 m, como representado na ‘Ilustração 2’.

Ilustração 2 - Esquema de montagem do sistema de canudos da segunda etapa do experimento de campo elétrico.

[pic 5]

Fonte: Autores.

O mesmo procedimento da primeira parte foi feito, ou seja, ambos foram carregados negativamente com o papel higiênico. O grupo aproximou o canudo que estava preso na linha de nylon dos outros que estavam fixos em um copo e observou o resultado.