Configuração de campo elétrico e potencial

INTRODUÇÃO

Neste relatório experimental enunciamos conceitos da Física, sobre Eletrostática.

Com base em estudos, é possível reproduzir de forma experimental os conceitos e princípios que as explicam.

Neste relatório, todas as informações necessárias foram passiveis de cálculo.

OBJETIVOS

. Estudar as configurações do campo elétrico e do potencial resultante de arranjos e formas de eletrodos.

. Mapear as superfícies equipotenciais e calcular a diferença de potencial entre dois pontos.

. Calcular a intensidade e direção do Campo elétrico.

INTRODUÇÃO TEORICA

O filósofo e estudioso da natureza Tales de Mileto, descreveu o fenômeno que consiste em uma barra de âmbar que atrai pequenos objetos depois de esfregada com uma pele de coelho, isso seria o mesmo que esfregar uma caneta de plástico contra um pano ou no próprio cabelo. O fenômeno de eletricidade estática ocorre quando a quantidade de elétrons gera cargas positivas ou negativas em relação à cargas elétrica dos núcleos dos átomos. O fenômeno da eletricidade estática ocorre quando a quantidade de elétrons gera cargas positivas ou negativas em relação à carga elétrica dos núcleos dos átomos. Quando existe um excesso de elétrons em relação aos prótons, diz-se que o corpo está carregado negativamente. Quando existem menos elétrons que prótons, o corpo está carregado positivamente. Se o número total de prótons e elétrons é equivalente, o corpo está num estado eletricamente neutro.

Figura 1: Modelo planetário para representação do átomo

Campo de força é qualquer região onde dentro dela for colocado um corpo, ele fica sujeito a forças, esta definição é usada em Física. O campo elétrico de uma carga elétrica à região que envolve essa carga e dentro da qual a carga consegue exercer ações elétricas. Por exemplo, um gás findado num recipiente constitui um campo de forças, porque um corpo colocado nesse recipiente fica sujeito a forças exercidas pelo gás. Um líquido em equilíbrio num vaso, ou em movimento num canal, é um campo de forças, porque um corpo colocado no vaso ou no canal fica sujeito a forças. Todos sabem que existe uma região vastíssima ao redor da Terra, que tem a propriedade seguinte: todo corpo colocado nessa região é atraído para a Terra (fig.02). Essa região é um campo de forças chamado campo gravitacional da Terra. Existe um campo gravitacional ao redor de cada corpo. A região que envolve um ímã é também um campo de forças, pois um pedaço de ferro, colocado nessa região, é atraído pelo ímã; esse campo é chamado campo de forças magnéticas, ou simplesmente campo magnético.

Figura 2: Campo gravitacional da Terra.

Usando esta analogia do campo gravitacional da Terra uma carga Q possui um campo que influência cargas de provas q envolta da carga Q, podendo encontrar: P= m.g , portanto .

Desta forma, assim como para a intensidade do campo gravitacional, a intensidade do campo elétrico E é definido como o quociente entre as forças de interação das cargas geradora do campo Q e de prova q e a própria carga de prova q, ou seja:

O campo estabelecido em todos os pontos do espaço sob a influência de uma carga geradora de intensidade Q, de forma que qualquer carga de prova de intensidade q fica sujeita a uma força de interação (atração ou repulsão) exercida por Q.

Figura 3: Influência de uma carga geradora Q.

Já uma carga de prova é definida como um corpo pontual de carga elétrica conhecida, utilizado para reconhecer a existência de um campo elétrico, também possibilitando o cálculo de sua intensidade.

Voltando à comparação com o campo gravitacional da Terra, o campo elétrico é definido como um vetor com mesma direção do vetor da força de interação entre a carga geradora Q e a carga de prova q e com mesmo sentido se q>0 e sentido oposto se q<0. Ou seja:

A unidade adotada pelo SI para o campo elétrico é o N/C (Newton por Coulomb).

Uma forma de representar um campo vetorial, em particular o campo elétrico, é desenhando as linhas de campo ou linhas de força. Estas são linhas cuja tangente, em qualquer ponto, fornece a direção do campo neste ponto. Tais linhas são curvas contínuas exceto nas singularidades, tais como as cargas puntiformes. Estas linhas não dão diretamente o valor do campo, mas de uma maneira geral, elas convergem quando se aproxima de uma região onde o campo é intenso e se separam ao aproximar de uma região de campo fraco.

As linhas de campo ou linhas de força são tratadas de tal forma que o número de linhas que atravessam a unidade de área de uma seção perpendicular à direção das mesmas é proporcional ao módulo de E. Assim sendo, nas regiões em que as linhas de força são mais próximas E é grande, e nas regiões em que elas são afastadas E é pequeno.

A noção de linhas de campo, foi introduzida inicialmente por Faraday, e constitui até hoje um procedimento muito conveniente para a visualização e, consequentemente, para a análise de campos elétricos. A idéia de campo elétrico como grande vetorial, não foi devidamente apreciada por Faraday em seus experimentos, que sempre raciocinava em termos de linhas de campo. Figura 3: Michael Faraday (1791-1867).

Físico e químico inglês (22/9/1791-25/8/1867). Descobridor da indução eletromagnética. Nasce em Newington, filho de um ferreiro, e começa a trabalhar aos 14 anos como aprendiz de encadernador. Dedica-se desde cedo à leitura de obras científicas. Entra em contato com as descobertas das ciências por meio das conferências do renomado químico sir Humphry Davy, detentor do conhecimento mais avançado disponível na época. Torna-se seu assistente aos 21 anos e o acompanha em viagens pela Europa, visitando importantes centros de cultura. De volta à Inglaterra, usa o laboratório da Royal Institution para fazer suas experiências. Apesar da pouca noção teórica, revela grande talento para a experimentação, conseguindo desenvolver avanços nos campos da química e da física. Entre suas contribuições nas duas áreas, encontram-se