LINHAS EQUIPOTENCIAIS
Guilherme Morais Spíndola¹, Eduardo Flávio de Amorim Teles²
¹Universidade Federal de Goiás / [email protected]
²Universidade Federal de Goiás / [email protected]
Resumo
Neste experimento trabalhamos com mapeamento de linhas equipotenciais,
com o intuito de determinar o campo elétrico em diversas situações: placas
paralelas, condutor e isolante entre placas paralelas, cabo coaxial, duas cargas
próximas e carga próxima a uma placa.
Palavras-chave: Superfícies equipotenciais; potencial elétrico; campo elétrico
Introdução
As linhas de campo auxiliam a visualização de um campo elétrico. De modo
análogo, os potenciais em diversos pontos de um campo elétrico podem ser
representados graficamente por superfícies equipotenciais. Elas empregam a
mesma ideia básica de mapas topográficos como aqueles usados por
excursionistas e alpinistas. Em um mapa topográfico, as linhas de contorno
ligam pontos com a mesma altura. Poderia ser desenhada qualquer quantidade
dessas linhas, porém é suficiente mostrar algumas linhas de contorno para
indicar alturas igualmente espaçadas. Quando um corpo de massa m se
desloca ao longo de uma linha de contorno, a energia potencial gravitacional
mgy não varia porque a altura permanece constante ao longo dessa linha.
Logo, uma linha de contorno em um mapa topográfico é uma linha de energia
potencial gravitacional constante. As linhas de contorno são agrupadas com
distâncias menores entre elas em regiões nas quais ocorrem variações de
altura muito grandes em uma mesma distância horizontal; a distância entre
essas linhas é maior quando o terreno apresenta uma variação de altura
pequena. Quando uma bola rola montanha abaixo, ela sofre maior força
gravitacional para baixo nos locais onde as linhas de contorno estão agrupadas
com distâncias menores entre elas.
Por analogia com as linhas de contorno em um mapa topográfico, uma
superfície equipotencial é uma superfície em três dimensões sobre a qual o
potencial elétrico V permanece constante em todos os seus pontos. Quando
uma carga de teste q se desloca de um ponto a outra sobre essa superfície, a
energia potencial elétrica qV permanece constante. Em uma região onde existe
um campo elétrico, podemos construir uma superfície equipotencial em
qualquer local. Nos diagramas, costuma ser suficiente mostrar algumas
superfícies equipotenciais mais representativas, em geral igualmente
espaçadas, para indicar qual a diferença de potencial entre duas superfícies
adjacentes é constante. Nenhum ponto pode possuir dois potenciais diferentes,
portanto as superfícies equipotenciais não podem se cruzar nem se tangenciar.
Como a energia potencial não varia quando uma carga de teste se desloca ao
longo de uma superfície equipotencial, o campo elétrico não pode realizar
trabalho sobre essa carga. Portanto, o campo elétrico deve ser perpendicular à
superfície em todos os seus pontos, de modo que a força elétrica será sempre
perpendicular ao deslocamento de uma carga que se move sobre a superfície.
As linhas de campo elétrico e as superfícies equipotenciais são sempre
mutuamente perpendiculares.
Geralmente, uma linha de campo é uma curva e uma superfície equipotencial
é uma superfície curva. No caso particular de um campo elétrico uniforme, para
o qual as linhas de campo são retas paralelas e igualmente espaçadas, as
superfícies equipotenciais são planos perpendiculares a essas retas.
