Campo Elétrico

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA

ENGENHARIA MECÂNICA – NOTURNO

LABORATÓRIO de FÍSICA II

campo ELÉTRICO

Relatório Nº2

Eder Martim – RA: 201090326

Leandro Mateucci – RA: 200090148

Max Murilo Rossete – RA: 201090278

Ronaldo Bebe – RA: 200090219

Prof: Julio César Martins De Oliveira

Piracicaba - SP, 28 de agosto de 2010

• INTRODUÇÃO

• Objetivo:

1. Determinar o módulo, direção e sentido do vetor campo elétrico

• Fundamentos teóricos:

1. Conceito de campo;

2. Linhas de força (ou campo);

3. Campo uniforme;

4. Superfícies equipotenciais;

5. DDP e a relação com o campo;

• Materiais utilizados:

1. Cuba com H2O;

2. Fonte de tensão,

1. Modelo: DC Power supply Hy 3003 D-3;

3. Papel milimetrado;

4. Cabos;

5. Multímetro,

1. Modelo: Minipa ET - 1001;

• DESCRIÇÃO DA EXPERIÊNCIA

• Conceito de campo

Campo elétrico é o campo de força provocado por cargas elétricas ou por um sistema de cargas, que estão sujeitas a uma força elétrica. Em geral ocorrendo em uma certa região do espaço, chamado de campo elétrico. As grandezas físicas que dão origem aos campos , são chamadas de fontes do campo. Em corpos eletrizados, o campo que é considerado é o elétrico que tem como fonte a carga elétrica.

Um campo elétrico é o campo de força provocado por cargas elétricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por um sistema de cargas. Cargas elétricas num campo elétrico estão sujeitas a uma força elétrica.

A fórmula do campo elétrico é dada pela relação entre a força elétrica F e a carga de prova q:

e que no nosso caso trata-se de V=/E/.d, expressando a intensidade do campo elétrico.

Vetor campo elétrico

Campo elétrico gerado pela carga Q

O campo elétrico é uma grandeza vetorial, portanto é representado por um vetor. Para determinarmos a sua presença, colocamos uma carga de prova no meio. Se esta ficar sujeita a uma força, dizemos que a região em que a carga se encontra está sujeita a um campo elétrico. O vetor campo elétrico tem sempre a mesma direção da força a que a carga está sujeita, e o sentido é o mesmo da força — se a carga de prova estiver carregada positivamente (Q > 0) — ou contrária à força — se a carga for negativa (Q < 0). O módulo é calculado da seguinte forma:

onde (lei de Coulomb)

Substituindo

K é a constante dielétrica do meio

Nota-se, por essa expressão, que o campo elétrico gerado por uma carga é diretamente proporcional ao seu valor e inversamente proporcional ao quadrado da distância.

Resumindo então a direção e o sentido do vetor campo elétrico em um ponto são, por definição, dados pela direção e sentido da força que atua em uma carga de prova positiva colocada no ponto.

• Linhas de forças (ou campo)

O conceito de linhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. Faraday, no século passado, com a finalidade de representar o campo elétrico através de diagramas. Para que possamos compreender esta concepção de Faraday, suponhamos uma carga puntual positiva Q criando um campo elétrico no espaço em torno dela. Como Sabemos, em cada ponto deste espaço temos um vetor , cujo módulo diminui à medida que nos afastamos da carga. Na figura estão representados estes vetores em alguns pontos em torno de Q. Consideremos os vetores 1 , 2 , 3 etc., que tem a mesma direção, e tracemos uma linha passando por estes vetores e orientada no mesmo sentido deles, como mostra a figura esta linha é, então é tangente a cada um dos vetores 1 , 2 , 3 etc. Uma linha como esta é denominada linha de força do campo elétrico. De maneira semelhante, podemos traçar várias outras linhas de força do campo elétrico criado pela carga Q, como foi feito na fig.08-b. Esta figura nos fornece uma representação do campo elétrico da maneira proposta por Faraday.

• Campo Uniforme

Campo Uniforme é definido como uma região em que todos os pontos possuem o mesmo vetor campo elétrico em módulo, direção e sentido. Sendo assim, as linhas de força são paralelas e eqüidistantes.

Para produzir um campo com essas características, basta utilizar duas placas planas e paralelas eletrizadas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos. Um capacitor pode ser citado como exemplo de criador de campo elétrico uniforme. Concluímos, então, que o campo elétrico existente entre as placas tem, em qualquer ponto, o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido. Um campo como este é denominado campo elétrico uniforme e pode ser representado por um vetor , e que esse vetor força é perpendicular às placas e está orientada da placa positiva para a negativa.

• Superfícies equipotenciais

Denomina-se superfície eqüipotencial o lugar geométrico dos pontos que têm mesmo potencial elétrico. Nenhum trabalho é realizado no deslocamento de uma carga de prova entre dois pontos de uma mesma superfície equipotencial onde todos os pontos se encontram ao mesmo potencial..

Para aumentar a separação entre as cargas, é preciso que um agente externo realize um trabalho, cujo sinal poderá ser positivo ou negativo, conforme sejam as cargas de sinais iguais ou opostos. Como sabemos, a esse trabalho corresponde uma energia armazenada no sistema sob a forma de energia potencial elétrica. Assim, definiremos a energia potencial