Relatório Campo elétrico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
CAMPUS A. C. SIMÕES 
BACHARELADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL 
E SANITÁRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Amanda Constantino Monteiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MACEIÓ 
2022 
CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL 
Amanda Constantino Monteiro 
 
 
 
 
1- INTRODUÇÃO 
 
 
Campo elétrico é definido como sendo a modificação do espaço após a interação 
entre cargas (positivas ou negativas) presentes naquele ambiente. Mais precisamente, 
campo elétrico é um campo vetorial, pois consiste na distribuição de vetores, um para 
cada ponto em uma região em torno de um objeto eletricamente carregado. A unidade 
de campo elétrico no SI é o newton por coulomb (N/C), e o módulo do campo elétrico 
formado pela força que um objeto eletricamente carregado exerce sobre uma carga 
pontual é: 
 
�⃗� =
𝐹 
𝑞0
 (1) 
 
 
Buscando exemplificar melhor como funciona a interação das cargas e das forças 
envolvidas, o cientista inglês Michael Faraday introduziu a primeira ideia de campo 
elétrico pois acreditava que o espaço nas vizinhanças de um corpo eletricamente 
carregado era ocupado por linhas de força. A partir dessa ideia inicial, foram descobertas 
as linhas de campo elétrico que facilitam a vizualização de como funciona um campo 
elétrico, onde temos que; as linhas do campo tendem a se afastar das cargas positivas 
(onde se inicia as linhas do campo) e se aproximarem das cargas negativas (onde 
terminaria as linhas de campo). 
 
 
 
Imagem 1 – Campo Elétrico formado por cargas pontuais iguais e por cargas 
pontuais diferentes 
 
A interação entre cargas não forma somente o campo elétrico mas também é capaz 
de dar origem a uma energia potencial entre as cargas, que pode ser transformada em 
energia cinética por exemplo. A energia potencial elétrica formada, é definida como 
sendo uma grandeza escalar, que depende da magnitude das cargas e também das 
distâncias entre elas; é representada pela letra V e pode ser calculada pela fôrmula a 
seguir: 
 
𝑣 =
𝑈
𝑞
 (2) 
 
Onde U é o trabalho da força elétrica ao deslocar a carga de um ponto a outro e q é 
a carga elétrica. 
 
Nos experimentos descritos a seguir, buscamos observar o comportamento do 
campo eletrostático a partir das experimentações realizadas e determinar as linhas 
equipotenciais em meios condutores líquidos. Para tal, utilizamos de uma cuba eletrolítica 
com papel milimetrado, multímetro, ponteiras (fixa e movel), quatro cabos para ligações 
(sendo dois da forma banana-jacaré e os outros dois da forma banana-banana), dois 
eletrodos cilíndricos de cobre, duas placas retangulares de cobre, anel de latão, fonte de 
tensão (0 – 12V DC) e solução de sulfato de cobre (CuSO4). Após a montagem do 
sistema, seguimos para as análises e obtenção dos dados para as comparações. 
 
2- RESULTADOS 
 
 
Na primeira parte do experimento utilizamos os dois eletrodos cilíndricos de cobre 
mergulhados na solução de sulfato de cobre dentro da cuba eletrolítica e, por meio da 
ponteira móvel, realizamos a captação e mapeamento de alguns pontos distribuídos pelo 
sistema e que possuiam o mesmo potencial elétrico. Os resultados obtidos para o 
eletrodo cilíndrico de cobre com carga positiva e negativa, estão nas tabelas a seguir: 
 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
0,60 
-3 0 
-3 -3 
-3 2 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
1,28 
-5 0 
-6 4 
-6 6 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
2,10 
-10 5 
-10 -5 
-10 -8 
 
Tabela 1 – Contagens das cargas por pontos diferentes no plano, 
com o eletrodo de carga positiva. 
 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
-0,44 
1 -3 
1 -6 
1 3 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
-1,20 
4 2 
4 6 
4 -3 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
-1,61 
5 -5 
6 5 
7 7 
 
 
Tabela 2 - Contagens das cargas por pontos diferentes no plano, 
 com o eletrodo de carga negativa. 
 
Após estas análises, observamos a distribuição de cargas novamente, mas dessa vez 
com um anel de latão entre os dois eletrodos. E observamos que as voltagens encontradas 
anteriormente diminuiram, se estivessem dentro do anel de latão, havendo baixa variação 
com os valores encontrados antes de colocar o anel no sistema e depois. Notamos 
também que os pontos mais distântes do anel apresentavam os mesmos valores 
encontrados anteriormente. 
Foi possível notar ainda que, estando apenas os eletrodos no sistema (sem a adição 
do anel de latão), as linhas equipotenciais apresentavam formas aredondadas em volta dos 
eletrodos e cargas de maior valores eram sempre encontradas próximas a eles. Após ser 
adicionado o anel junto ao sistema, as linhas equipotenciais pareciam ser repelidas 
quando se apróximavam do latão. 
Na segunda parte do experimento, trocamos os eletrodos cilíndricos de cobre por 
duas placas retangulares, e realizamos novamente os mesmos procedimentos. Os 
resultados estão nas tabelas a seguir: 
 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
1,08 
-4 5 
-6 -4 
-6 6 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
0,13 
-3 -4 
-3 4 
-3 -6 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
0,88 
-5 -2 
-5 5 
-5 -7 
 
Tabela 3 - Contagens das cargas por pontos diferentes no plano, 
 com placa de carga positiva. 
 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
1,08 
-4 5 
-6 -4 
-6 6 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
0,13 
-3 -4 
-3 4 
-3 -6 
VOLTAGEM (V) 
PONTO 
X Y 
0,88 
-5 -2 
-5 5 
-5 -7 
 
 
Tabela 4 - Contagens das cargas por pontos diferentes no plano, 
 com placa de carga negativa. 
 
Ao colocarmos o anel de latão entre as placas, observamos que o potencial dentro 
do latão permaneceu aproximadamente o mesmo nos quatro quadrantes, apresentando 
algumas baixas variações com relação as cargas anteriormente encontradas. No lado de 
fora do latão também não houve grandes variações. 
Notamos ainda que com as placas, as linhas equipotenciais se apresentavam de 
forma linear e perpendiculares entre as placas; forma diferente de como se apresentaram 
quando usamos os eletrodos de cobre. 
 
3. DISCURSSÃO 
 
 
Com base nos resultados obtidos, podemos fazer a seguinte interpretação acerca 
dos experimentos realizados, que pontos vizinhos que possuem o mesmo potencial 
elétrico formam superfícies equipotenciais. No primeiro experimento, onde utilizamos 
dois eletrodos cilíndricos de cobre, as superfícies equipotenciais produzidas por uma 
carga pontual constitui-se uma família de circunferências concêntricas, que começam a 
achatar a sua forma circular na região que está próxima ao ponto médio entre os 
eletrodos. Ou seja, percebemos que os pontos possuem uma certa tendência em formar 
curvas, assemelhando-se aos trechos de circunferências, onde o centro é o eletrodo. 
Quando adicionamos o anel, a carga é aproximadamente nula, tal fenômeno pode ser 
descrito como sendo uma blindagem eletrostática, onde o excesso de cargas em um 
condutor distribui-se uniformemente em sua superfície e o campo elétrico em seu 
interior vai se tornando nulo. No segundo experimento, quando ultilizamos placas no 
lugar dos eletrodos, os pontos com a mesma distância das placas formam uma família de 
planos perpendiculares às linhas de campo e paralelos às placas. 
 
QUESTÕES: 
 
1) a) Por que aparecem correntes nos dois sentidos quando se desloca o ponteiro 
móvel de um eletrodo para outro? 
 A explicação para o fato de que ao deslocar o ponteiro móvel de um eletrodo para 
o outro, encontravamos correntes nos dois sentidos (de um lado positivas e do outro 
negativa), está na definição da Teoria da dissociação eletrolítica onde quando uma 
substância dissolve-se em água, pode dividir-se em partículas, podendo chegar até os 
íons (partículas menores com carga elétrica), que são conduzidos pela corrente 
elétrica na solução. Assim, ao movimentarmos o ponteiro movel pela solução 
detectamos essas cargas; do lado esquerdo sendopositivas e do lado direito sendo 
negativas. 
 
b) Se convencionarmos o eletrodo negativo como o de potencial nulo e 
colocarmos aí a ponteira fixa, o que observamos nas variações de potencial com 
o deslocamento da ponteira móvel? 
 Observamos que os valores das cargas encontradas anteriormente mudam de sinal: 
na esquerda se antes estavam positivas, após a mudança tornaram-se negativas. Do 
lado direito, antes estavam negativas e após a mudança ficaram positivas. 
 
2) Existe alguma contradição em estarmos efetuando eletrostática em uma região 
onde estarão ocorrendo correntes iônicas (na solução eletrolítica)? 
 Pode-se dizer que não pois na solução eletrolítica existe um equilíbrio interno das 
cargas dos íons possibilitando um ambiente propício para a realização dos 
experimentos. 
 
 
 
3) O anel colocado no item 5 do procedimento experimental constitui-se numa 
perfeita blindagem eletrostática? Justifique sua resposta. 
 Ao colocarmos o anel entre os dois objetos eletrizados que estavam presentes no 
sistema no momento, notamos que dentro do anel de latão houve uma diminuição na 
voltagem que foi aproximadamente nula. Portanto, como a voltagem não foi 
exatamente zero, temos que o anel não constituí uma blidagem eletrostática perfeita 
de fato. 
 
4) Por que dizemos na prática que os dois polos de uma bateria ou de uma pilha 
expostos ou “ligados” apenas ao ar atmosférico se encontram isolados (isto é, 
estas fontes não estão sendo usadas)? 
 Pelo fato de que o ar pode ser considerado um dielétrico – substância cujos 
elétrons estão fortemente ligados ao núcleo dos átomos, não havendo cargas livres na 
estrutura interna desse tipo de material. Por isso, o ar possui baixa condutibilidade 
elétrica. 
 
3. CONCLUSÃO 
 
 
 A partir dos experimentos realizados e dos conhecimentos referentes a teoria 
acerca do campo a partir de um potencial, pudemos provar as características dos campos 
elétricos com diferentes simetrias, a existência de correntes nos dois sentidos quando há 
o deslocamento do ponteiro movel e a análise do fenômeno da blindagem eletrostática 
quando foi inserido o anel em ambos os sistemas (com os eletrodos, e com as placas), 
sendo o potencial dentro do objeto aproximadamente nulo. 
4. REFERÊNCIAS 
 
 
WALKER, J.; HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos de física volume 3: 
Eletromagnetismo. [S.l.]: Rio De Janeiro LTC, 2013. 
 
DOS, C. Lei de Coulombs. Wikipedia.org, 2 dez. 2004. Disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Coulomb>. Acesso em: 4 maio 2022. 
 
FERREIRA, M. Campo elétrico. Revista de Ciência Elementar, 30 jun. 2014. v. 2, n. 2. 
Disponível em: <https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2014/036/>. Acesso em: 4 
maio 2022. 
 
Campo elétrico. Villate.org, 2016. Disponível em: 
<https://villate.org/eletricidade/campo_eletrico.html>. Acesso em: 4 maio 2022.