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Relatório de física experimental
Tipologia: Trabalhos
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1- Introdução: Campo elétrico é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por um sistema delas. Cargas elétricas num campo elétrico estão sujeitas e provocam forças elétricas. A fórmula para se calcular a intensidade de um campo elétrico (E) é dada pela relação entre a força elétrica (F) e a carga de prova (q):
E as unidades de campo elétrico se dão em:
Vale notar que um campo elétrico só pode ser detectado a partir da interação do mesmo com uma carga de prova. Caso não haja interação com a carga, podemos dizer que o campo não existe naquele local.(Guia do estudante, 2017) As linhas de força são representadas por linhas que tangenciam os vetores campo elétrico resultante em cada ponto, logo, jamais se cruzam e servem para indicar a presença de campos elétricos.Por convenção, as linhas de força têm a mesma orientação do vetor campo elétrico, de modo que para campos gerados por cargas positivas as linhas de força são divergentes (sentido de afastamento) como na figura 1.2 e campos gerados por cargas elétricas negativas são representados por linhas de força convergentes (sentido de aproximação) como na figura 1.3. (So fisica, 2017) Quando se trabalha com cargas geradoras sem dimensões, as linhas de força são representadas radialmente,como na figura 1.2 e 1.3:
Figura 1.2: Sentido de afastamento
Figura 1.3: Sentido de aproximação A relação entre as linhas de força e os vetores campos elétricos é a seguinte: em qualquer ponto, a direção de uma linha retilínea do campo ou da direção da tangente a uma
linha curva do campo dá a direção de naquele ponto. As linhas do campo são desenhadas de modo que o número de linhas por unidade de área de um plano
perpendicular às linhas seja proporcional ao módulo de .Assim sendo, nas regiões em
que as linhas são próximas, é grande, e nas regiões em que elas estão afastadas, é
diferentes, procurando mapear a superfície inteira. Logo depois, unimos os pontos de mesmo potencial para obter as linhas equipotenciais. Feito isso, substituímos as pontas pelas placas metálicas (Figura 2.2.2), obtivemos as equipotenciais do campo elétrico, medimos a distância entre as placas e anotamos os pontos com mesma distância entre eles. Obtivemos uma nova configuração introduzindo entre as placas, um anel metálico ao centro da superfície (15 x 15 cm) como na Figura 2.2.3. Por fim, determinamos o potencial elétrico em cinco pontos no interior do anel.
Figura 2.2.1 - Determinação de superfícies equipotenciais entre pontas metálicas.
Figura 2.2.2 - Determinação de superfícies equipotenciais entre duas placas paralelas.
Figura 2.2.3 - Determinação de superfícies equipotenciais entre placas metálicas e com anel metálico.
3- Resultados: As tabelas a seguir mostram os valores dos potenciais medidos durante a experiência. A fonte foi ajustada para 60 V. Tabela 3.1- Medidas de potencial, em Volts( V) ,para as pontas metálicas que estavam parcialmente imersas:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1
2
3
4
5 0,148 0,093 0,
6
7 A* 0,178 0,121 0,210 B*
8
9 0,141 0,112 0,
10
11
12
13
14
15 As letras identificadas por A e B querem representar a posição das pontas metálicas que estavam parcialmente imersas.
Tabela 3.3- Medidas de potencial, em Volts( V), quando introduzimos entre as placas, um anel metálico no centro da superfície.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1
2
3
4
5
6 0,
7
8 0,012 0,
9 0,
10 0,
11
12
13
14
15
4- Discussão: Por meio dos resultados obtidos, foi possível analisar o potencial em 3 casos distintos: No caso das pontas metálicas que estavam parcialmente imersas, percebeu-se que o potencial aumentava próximo dos pólos e quando afastava-se dos mesmos, o potencial diminuía. Ao colocar-se um condutor maciço, no caso as placas metálicas, observou-se, que tanto fora como em sua superfície, houve poucas variações de potencial. A representação das superfícies equipotenciais com a inserção das placas metálicas, são linhas retas paralelas as placas. Ao introduzir o anel metálico na cuba eletrolítica notou-se que fora do anel havia variações do potencial elétrico que já haviam sido medidas anteriormente. Quando colocado o cursor dentro do anel percebeu-se que o potencial elétrico se mantinha quase constante, a diferença de potencial era quase nula e a corrente elétrica era constante, logo o campo elétrico dentro deste é nulo. Observamos também, que as superfícies equipotenciais após a introdução do anel passaram de linhas retas para curvas, isto também foi previsto, já que o campo elétrico
deve ficar perpendicular a superfície condutora. Ou seja, as superfícies equipotenciais devem ser paralelas ao anel condutor.
5- Conclusão: A partir do experimento realizado foi possível comprovar que o campo elétrico é uniforme em ambos os casos. No primeiro caso, as linhas equipotenciais são paralelas às barras (e perpendiculares às linhas de campo formadas entre elas) e no segundo caso observamos que as superfícies equipotenciais são formadas de maneira concêntricas em relação aos pólos, formando assim circunferências que aumentam de tamanho à medida que se afastam. E ainda quando colocamos o anel no interior do campo foi possível perceber que dentro dele era praticamente constante o valor do potencial elétrico e que fora havia variações do mesmo. Concluímos então que as pontas metálicas que estavam parcialmente imersas formam semicírculos, e quando adicionado o anel no interior do campo se tornou praticamente nula, o que está de acordo com a teoria estudada em sala de aula.
Referencias Halliday, Resnick, Walker. Fundamentos de Física. Vol 3. 8 ed. Editora LTC,2003. Guia do Estudante, campo elétrico. Disponivel em: http://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/campo-eletrico/ acessado em: 26/05/2017. So Fisica, campo eletrico e linhas de força http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/campo3.php acessado em 26/05/2017.
