Superfícies Equipotenciais

RESUMO

Neste trabalho, mostramos conceitos físicos a fim de comprovar que a superfície equipotencial é uma superfície que possui o mesmo potencial elétrico em todos os pontos.

INTRODUÇÃO

O campo que é estabelecido em todos os pontos do espaço sob a influência de uma carga geradora de intensidade Q,onde qualquer carga de prova de intensidade q colocada próxima da carga Q fica sujeita a uma força de interação (atração ou repulsão) exercida por ela, é chamado de campo elétrico.

Figura 1: Representação de um campo elétrico gerado por uma carga pontual.

O campo elétrico é calculado como sendo a razão entre as forças de interação das cargas geradora do campo (Q) e de prova (q) e a própria carga de prova (q).

onde, d é a distância entre as duas cargas e k é a constante eletrostática.

Na figura 1, vemos que o campo é formado por várias linhas, onde cada linha possui o mesmo potencial elétrico. Essas linhas são chamadas de superfícies equipotenciais.

Nas superfícies equipotenciais, o potencial em cada ponto é o mesmo, ou seja, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua superfície.Isto significa que a diferença de potencial entre dois pontos, pertencentes a esta superfície, é igual a zero, por isso o trabalho para transportar uma partícula carregada é nulo.

É importante saber que as superfícies equipotenciais e as linhas de campo elétrico sempre serão perpendiculares entre si.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Materiais

- Água

- Voltímetro

- Folha graduada

- Multímetro

- Recipiente plástico

Procedimentos experimentais

Em um recipiente plástico, enchemos com um pouco de água e colocamos sob uma folha milimetrada dividida ao meio variando no eixo y entre [-90, 90] e no eixo x entre [-150, 150]. Ligamos dois discos de metal à pólos diferentes do voltímetro, um disco no pólo positivo (jacaré vermelho) e o outro no pólo negativo (jacaré preto). Aplicamos sobre eles uma voltagem igual a 2 V e os colocamos dentro da água, formando assim um campo elétrico entre eles. Ligamos um eletrodo ao multímetro e em seguida procuramos pontos dentro da água que estavam numa mesma superfície equipotencial, ou seja, que possuía a mesma voltagem, anotando-os.

RESULTADOS

Inicialmente anotamos as coordenadas dos discos de metal na folha. O positivo ficou na coordenada (-60,0) e o negativo ficou na coordenada (60,0). Em seguida,introduzimos o eletrodo ligado ao multímetro várias vezes na água e conseguimos encontrar duas superfícies equipotenciais.

Uma superfície equipotencial com uma voltagem de 1,18 V possuía os seguintes pontos:

X Y

Ponto 1 70 -80

Ponto 2 20 0