Linhas Equipotenciais

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

INSTITUTO DE FISICA

DEPARTAMENTO DE FISICA GERAL

DISCIPLINA FIS123 – FISICA GERAL E EXPERIMENTAL III-E

CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA

PROFESSOR: LUIZ SANTIAGO

LINHAS EQUIPOTENCIAIS

IMAN ARIANE

PEDRO YAGO BRASIL

SALVADOR

2014

INTRODUÇÃO

O experimento tem como propósito a visualização das linhas equipotenciais frente a um circuito, com configurações de cargas diferentes. Se é estudado o mapeamento das linhas equipotenciais e o campo elétrico num meio líquido condutor, solução de sulfato de Cobre (CuSO4).

Campo elétrico é definido como um campo vetorial cujas configurações desses vetores é dadas em cada ponto do objeto carregado. A produção de um campo elétrico pode ser promovida por uma carga elétrica (q) que pode ser positiva ou negativa. Temos por definição o campo elétrico (E) num ponto P igual a:

E ⃗=F ⃗/q

Tendo assim o campo como definição de uma força por unidade de carga. Sendo que a direção de E é a mesma de F, isto é, a direção na qual se moveria uma carga positiva colocada no ponto. Notando que o campo elétrico E não é constante, mas diminui com aumento da distância da carga q.

Linhas de força são as representações gráficas do campo elétrico no espaço, tendo como características: o não cruzamento entre elas, visto que o campo elétrico é único em um campo; a densidade de linhas é proporcional à intensidade do campo; o sentido das linhas de força (do campo elétrico) é para fora da carga q, se q>0 e para dentro, se q<0; & o campo elétrico E é sempre tangente a linha do campo. Segundo o livro de D. Halliday e R. Resnick, as relações entre as linhas de força (que são imaginárias) e o vetor campo elétrico, são as seguintes:

“A tangente a uma linha de força num dado ponto nos dá a direção de E nesse ponto”

“As linhas de força são traçadas de tal forma que o numero de linhas que atravessam a unidade de área de uma seção perpendicular a direção das mesmas é proporcional ao modulo de E. (...) regiões em que as linhas são próximas E é grande, (...) afastadas E é pequeno.”

A cerca dos campos magnéticos e elétricos, temos que ambas atuam com dipolos (Linhas de campo fluindo de um polo a outro), possuem uma grandeza vetorial (vetor campo e força). No campo magnético o vetor força pode ser comparado a indução e o vetor básico (B) é dado como a direção do campo magnético – muitas vezes chamado de campo B, e de maneira análoga as observações acima retiradas do livro de Halliday e Resnick são validas para o vetor B e o campo magnético. Oersted e Faraday provaram ainda que a variação de um campo magnético produz um campo elétrico e vice versa.

Temos nas imagens abaixo algumas exemplificações de linhas de forças esquematizadas:

Definiremos as superfícies equipotenciais como superfícies onde o potencial elétrico é o mesmo em qualquer ponto da superfície. Significando que a diferença de potencial entre dois pontos, pertencentes a esta superfície, é igual a zero, resultando num trabalho nulo para o deslocamento de uma partícula carregada na superfície.

Para as linhas equipotenciais temos que é o lugar geométrico dos pontos que possuem o mesmo potencial, tendo como característica que entre dois pontos da mesma linha não existe corrente elétrica em consequência da diferença de potencial entre estes pontos serem iguais a zero. Num campo elétrico as superfícies equipotenciais são paralelas entre si, e as linhas equipotenciais (LE) e as linhas de forças (LF) no seu cruzamento se tornam perpendiculares.

OBJETIVO

Realizar o traçado gráfico das linhas equipotenciais e das de força de um campo elétrico numa folha de papel milimetrado, através da simulação do caso eletrostático.

PARTE EXPERIMENTAL

- Materiais:

Cuba de madeira e vidro com papel milimetrado na superfície inferior

Fonte de tensão

Eletrodos

Haste e/ou placa de metal

Sonda móvel

Sonda fixa com resistência de proteção para o galvanômetro

Líquido condutor (CuSO4)

Galvanômetro de zero central

Folha de papel milimetrado

Fios

- Procedimento Experimental:

Inicialmente foi montado o circuito abaixo:

Em seguida, na cuba os eletrodos foram dispostos em duas diferentes configurações.

- Configuração 1:

Situado os dois eletrodos nos pontos (50,150) e (350,150), fixamos a sonda fixa em um ponto aleatório e por seguinte buscamos com a sonda móvel outros 3 pontos em que a d.d.p. é nula de forma a mapear esses pontos e repassar os dados para uma folha de papel milimetrado. Sendo a parte de fixar a sonda fixa até o traçado no papel milimetrado repetido mais duas vezes.

- Configuração 2:

Situado o eletrodo positivo no ponto (200,50) e uma barra no extremo oposto repetimos os passos referentes as sondas numa mesma quantidade para uma mesma finalidade.

RESULTADOS & DISCUSSÕES

Dado inicio a montagem do experimento, os eletrodos foram identificados como positivo e negativo através uma caracterização da coloração dos fios (vermelho para positivo e preto para negativo). Com uma fonte de tensão em torno de 2,5 volts colocamos uma ponta fixa aleatoriamente na solução e damos