EXPERIMENTO 04 SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAIS

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BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA – LABORATÓRIO DE 
ELETRICIDADE E MAGNETISMO – UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO 
SEMI-ÁRIDO – CAMPUS CARAÚBAS RIO GRANDE DO NORTE. 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 03 – SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
Discentes: Arthur Ítalo Nascimento Ferreira, Dailton Morais de Carvalho, Hugo 
Vinicius Leite Queiroz, Thayza Lopes de Araújo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caraúbas – RN 
2022 
SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 3 
2. PROBLEMA ...................................................................................................... 3 
3. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................ 4 
4. METODOLOGIA ................................................................................................ 4 
4.1 – INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS ............................................... 4 
4.2 – METODO DE ANALISE ................................................................................. 5 
5. OBJETIVOS ......................................................................................................10 
5.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 10 
5.2 OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................ 10 
6. ANÁLISE DE DADOS ....................................................................................... 10 
7. CONCLUSÃO .................................................................................................. 13 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 14 
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TÍTULO DO RELATÓRIO: Experimento 04 – Superfície equipotenciais 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 Na física, superfície equipotencial é o lugar geométrico dos pontos que 
apresentam potencial eletrico constante, ou seja, apresenta o mesmo potencial em 
todos os pontos da mesma. Assim, uma superfície equipotencial pode apresentar 
diversas formas geométricas. 
 Nesta superfície podemos transportar a carga de um ponto para o outro sem trabalho 
(transformação de energia), pois o trabalho é igual a carga a ser deslocada multiplicada 
pela diferença de potencial, que é nula. Logo as linhas de força e campo elétrico são 
perpendiculares a esta superfície. 
 Neste relatório será demonstrado um experimento para que se possa fazer a 
verificação de superfícies equipotenciais, onde pode-se verificar a formação dessa 
superfície e obter sua análise gráfica. 
 
 
2. PROBLEMA 
 
 Qual o comportamento das linhas equipotencias geradas por uma carga (q) 
para diferentes tensões encontradas em um campo elétrico uniforme e puntiforme? 
 
 
 
 
3. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
 Iniciamos o referencial com alguns conceitos que foram necessários 
relembrar durante a prática e será usado ao decorrer deste relatório. 
 Lei de Coulomb são duas partículas que exercem forças uma sobre a 
outra. É de conhecimento físico que se dois corpos que possuem cargas de 
mesmo sinal, se repelem. Já se as partículas contem sinais diferentes, elas se 
atraem. Halliday e Resnick (2012). Podem ser calculadas da seguinte maneira. 
 
𝐹 =
1
4𝜋𝜀0𝑟²
 .
|𝑞|
𝑟²
|𝑞| 
 
𝜀𝑜 = 8,85 𝑋 10−12 𝐶2 𝑁 · 𝑚2 constante de permissividade. 
𝑞 = são as cargas. 
 
 Campo elétrico como consiste em uma distribuição de vetores é 
considerado então um campo vetorial, isso porque um objeto eletricamente 
carregado tem um vetor em cada ponto em seu entorno. Então, um campo 
elétrico é um ponto próximo ao objeto carregado. E é determinado pela a 
seguinte formula, 
𝑬 = 
𝑭
𝒒𝟎
 
 
q0= carga de prova. 
F = força que atua sobre ela 
E = o campo elétrico no ponto onde se encontra a carga de prova. 
 
 O poder que as pontas exercem sobre os condutores, nos diz que um 
condutor com cargas elétricas fica separadas uniformemente, porém se o 
condutor possuir uma ponta e a mesma é carregada ficam cargas acumuladas 
naquela região, isso porque ao se carregar o mesmo toda a superfície se tornara 
equipotencial, e esse raio da ponta se torna menor que o condutor, sendo 
necessário acumular mais cargas em um menor espaço para se manter a 
superfície equipotencial. 
 
 Potencial elétrico é definido pela a energia potencial 
𝑬 = 
𝑭
𝒒𝟎
, onde esta carga elétrica é uma carga de prova e as superfícies 
equipotenciais depende dele. Então, sabendo que a energia potencial necessita 
da distancia que existe entre as cargas elétricas, conseguimos determinar as 
superfícies equipotenciais. 
 
4. METODOLOGIA 
 
4.1 – Instrumentos de coletas de dados: 
 
O referido experimento foi realizado no Laboratório da disciplina de 
eletricidade e magnetismo da UFERSA, campus Caraúbas, E foi auxiliado pelo 
professor da disciplina. As bancadas eram compostas pelos mesmos 
componentes dos experimentos anteriores, e estavam previamente preparadas 
pelo técnico de laboratório, com todos os equipamentos necessários para a 
realização do procedimento experimental. Os equipamentos necessários são 
descritos a seguir: 
 
• - Fonte de tensão CC; 
• - Multímetro; 
• - Recipiente com um plano cartesiano; 
• - Eletrodos barra; 
• - Eletrodo disco; 
• - Becker; 
• - Cabos pra conexão (banana/jacaré). 
 
 
 
Figura 1: Equipamentos Utilizados 
 
 
4.2 – Método de análise: 
 
Inicialmente, fomos montando o nosso sistema, onde colocamos o 
eletrodo negativo na posição -100mm sobre o eixo cartesiano, e o eletrodo 
positivo foi colocado na posição +100mm. Ainda com os cabos 
desconectados ligamos a nossa fonte de alimentação e ajustamos para uma 
tensão de 8,0V. Em seguida, por questões de segurança desligamos a fonte 
e fizemos a conexão, onde ligamos o negativo da fonte ao negativo do 
sistema, o mesmo fizemos com o positivo. Feito isso, usando o Becker onde 
colocamos água no recipiente até que toda a superfície fosse coberta. Em 
seguida nosso sistema estava praticamente pronto para o início do 
experimento. O voltímetro foi ajustado para medir tensão, o cabo comum do 
voltímetro foi conectado ao negativo do sistema, e a ponteira positiva ficou 
livre para que com ela encontrássemos as superfícies equipotenciais (figura 
02), antes de iniciar de fato o experimento, medimos a tensão que realmente 
estava alimentando o circuito, ou seja, a tensão experimental, fizemosisso 
ao ligar a fonte, e encostar a ponteira positiva do multímetro no eletrodo 
positivo do nosso sistema. 
 
Figura 2: : Primeiro sistema montado para encontrar as superfícies equipotenciais. 
 
 Usando a ponteira do nosso multímetro encontramos quatro superfícies 
equipotenciais, onde para cada uma dessas superfícies foi pego quatro pontos 
(x,y), duas delas foram antes da origem do sistema, e duas delas depois da 
origem. Feito isso, a fonte foi desligada. 
 Dando sequência ao experimento, o eletrodo positivo que antes tinha 
formato de barra foi substituído por um novo eletrodo, desta vez com formato de 
disco (figura 03), Este eletrodo foi posicionado em 85mm. Então, ligamos a fonte 
e medimos a tensão nos terminais do circuito, ou seja, a tensão experimental e 
com a ponteira positiva do multímetro encontramos mais quatro superfícies 
equipotenciais, onde para cada uma delas foi pego quatro pontos (x,y). Não 
diferente do procedimento anterior, duas delas foram antes da origem e duas 
delas depois da origem. A fonte foi desligada, a bancada foi organizada, e o 
experimento foi dado por encerrado. 
 
 
Figura 3:Segundo sistema montado para encontrar as superfícies equipotenciais 
 
 
5. OBJETIVOS 
 
5.1 OBJETIVOS GERAL 
 
 Compreender a formação das superfícies equipotenciais, encontrar o 
campo elétrico e as suas linhas de campo medindo a diferença de potencial 
elétrico que existe entre dois pontos de um campo elétrico. 
 
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Identificar as linhas equipotenciais em um campo elétrico uniforme e 
puntiforme. 
• Identificar Comparação da diferença de potencial em diferentes pontos do 
campo elétrico. 
• Compreender a distribuição do campo elétrico 
• Entender que as linhas de campo indicam o vetor do campo elétrico e 
indicam uma ideia da intensidade do campo. 
 
6. ANÁLISE DE DADOS 
 
Na primeira parte do experimento, quando calculamos experimentalmente a 
tensão nos terminais, obtiveremos que esta era de 7,98 V. Sabendo que, o 
campo elétrico é uniforme e antiparalelo com o deslocamento, estimamos o 
campo elétrico formado pelos dois eletrodos. 
 
𝐸 = 
∆𝑉
∆𝑋
 
 
Onde: 
 
 E = Campo elétrico formado pelas duas cargas (V/m); 
 ∆V = diferença de potencial entre as duas cargas (V); 
∆X = a distância entre um eletrodo e outro (m); 
 
Logo: 
𝐸 = 
7.983𝑉
0,2𝑚 
 = 39,91 𝑉/𝑚. 
 
 Sabendo que quando a carga é positiva as linhas de campo saem 
radialmente da carga, e quando a carga é negativa as linhas de campo entram 
radialmente em direção a carga. Como tínhamos uma configuração de cargas 
onde uma era positiva e outra é negativa dá pra imaginar que as linhas de campo 
estão posicionadas na horizontal, saindo da carga positiva e penetrando a carga 
negativa, conforme mostrado a seguir (figura 04): 
 
 
Figura 4: Configuração das linhas de campo. 
 
 
Sabendo que as superfícies equipotenciais formam um ângulo de 90º com 
as linhas de campo, a nossa primeira superfície(a) encontrada foi próxima ao 
eletrodo positivo, onde a tensão era de 7,0 V. Os pontos para esta superfície são 
mostrados a seguir (tabela 01): 
 
X (A) Y (A) (V) 
0,075 0,080 7,0 
0,705 0,010 7,0 
0,070 -0,010 7,0 
0,070 -0,050 7,0 
Tabela 1: Pontos da superfície equipotencial (A). 
Os pontos para a nossa segunda superfície (b) equipotencial encontrada 
é mostrada a seguir (tabela 02), esta superfície encontra-se após a origem, e 
antes da superfície equipotencial encontrada anteriormente, a tensão era de 6,0 
V. 
 
X (B) Y (B) (V) 
0,040 0,060 6,0 
0,040 0,015 6,0 
0,040 -0,015 6,0 
0,040 -0,085 6,0 
Tabela 2: Pontos da superfície equipotencial (B). 
 
Encontramos a nossa terceira superfície equipotencial (c) próxima ao 
eletrodo negativo, a tensão era de 2,0 V. Os pontos para esta superfície são 
apresentados a seguir (tabela 03): 
 
X (C) Y (C) (V) 
-0,085 0,040 2,0 
-0,085 0,005 2,0 
-0,085 -0,005 2,0 
-0,085 -0,080 2,0 
Tabela 3 - Pontos da superfície equipotencial (C). 
 
Finalizando esta última parte do experimento, encontramos mais uma 
superfície equipotencial (d), esta estava situada após a superfície encontrada 
anteriormente e antes da origem do sistema, a tensão era de 4,0 V. os pontos 
encontrados são mostrados a seguir (tabela 04): 
 
 
X (D) Y (D) (V) 
-0,025 0,070 4,0 
-0,025 0,010 4,0 
-0,025 -0,010 4,0 
-0,025 -0,085 4,0 
Tabela 1 - Pontos da superfície equipotencial (D). 
 
Assim concluímos essa parte experimental, a configuração destas 
superfícies equipotenciais é apresentada a seguir. 
 
 
 Figura 5:Demostração da superficie formada pelos pontos encontrados 
 
 
Na segunda parte experimental, quando o eletrodo positivo uniforme foi 
removido e um novo eletrodo dessa fez em formato de disco foi substituído, ao 
medir a tensão nos terminais obtivemos que esta era de 8,07 V. Calculamos o 
campo elétrico estimado formado pelos eletrodos. 
 
𝐸 = 
8,074𝑉
 0,185𝑚
 = 43,64 𝑉/𝑚 
 
Diferente do caso anterior quando tínhamos um campo uniforme, desta 
dez temos um campo que o comportamento das linhas de campo não se dá tão 
perfeito como no caso anterior, as linhas de campo se adaptarão com a 
superfície que irão penetrar, conforme mostra a imagem a seguir (figura 05): 
 
 
 Figura 6: Comportamento das linhas de campo. 
 
Então nossa primeira superfície equipotencial (a) foi encontrada próximo 
ao eletrodo positivo, a tensão era de 6,0 V. os pontos são mostrados a seguir 
(tabela 05): 
 
 
X (A) Y (A) (V) 
0,090 0,040 6,0 
0,075 0,020 6,0 
0,070 -0,020 6,0 
0,085 -0,030 6,0 
Tabela 2 - Pontos da superfície equipotencial (A). 
 
A segunda superfície equipotencial (b) encontrada foi após a origem e 
antes da superfície encontrada anteriormente, a tensão era de 5,0V. os pontos 
são mostrados a seguir (tabela 06); 
 
X (B) Y (B) (V) 
0,060 0,085 5,0 
0,035 0,020 5,0 
0,035 -0,015 5,0 
0,070 -0,075 5,0 
Tabela 3 - Pontos da superfície equipotencial (B). 
A terceira superfície equipotencial (c) encontrada foi próxima ao eletrodo 
negativo, a tensão era de 2,0 V. os pontos para esta superfície são mostrados a 
seguir (tabela 07): 
X (C) Y (C) (V) 
-0,080 0,070 2,0 
-0,080 0,010 2,0 
-0,080 -0,020 2,0 
-0,080 -0,080 2,0 
Tabela 4 - Pontos da superfície equipotencial (C). 
A quarta e última superfície equipotencial (d) encontrada, encontrava-se 
situada após a superfície encontrada anteriormente, e antes da origem, a tensão 
era de 3,0 V. Os pontos desta superfície são mostrados a seguir (tabela 08): 
 
X (D) Y (D) (V) 
-0,040 0,080 3,0 
-0,045 0,015 3,0 
-0,040 -0,070 3,0 
-0,045 -0,020 3,0 
Tabela 5 - Pontos da superfície equipotencial (D). 
 
As configurações destas superfícies neste campo elétrico são mostradas 
a seguir: 
 
 Figura 7: Demostração da superficie formada pelos pontos encontrados 
 
É possível observar experimentalmente que, no sentido de crescimento 
do campo o potencial diminui, no primeiro experimento vimos que a > b > d > c, 
e no segundo experimento o mesmo é notado, ou seja, a > b > d > c. isso dá-se 
por conta que o campo é mais intenso próximo a carga, e consequentemente, 
quanto mais distante estamos da carga, menos intensidade teremos. 
Vale salientar os possíveis erros que podem acontecer 
experimentalmente, entre eles estão erro na leitura do voltímetro, visualização 
das coordenadas onde estão as ponteiras do voltímetro, entre outros. que podem 
acarretar imprecisão nos dados obtidos. 
 
 
 
 
7. CONCLUSÃO 
 
Foi possível observar que a formação das linhas de campo depende do 
formato do eletrodo. Nas placas paralelos o potencial é constante, onde X é 
constate e Y tem uma variação, o campo elétrico formado por essas placas é de 
forma linear, saem da placa positivo em direção a placa carregada 
negativamente, e a formação das linhas de campos são em 90º com o campo 
elétrico formado. Já no discoas superfícies equipotenciais são radiais ao 
eletrodo, e X e Y varia em todas as direções. Portanto, podemos definir as 
superfícies equipotenciais como linhas de campo no qual a diferença de 
potencial é igual. Assim, as teorias definidas e repassadas por físicos a mais de 
um século são verdadeiras e podem ser comprovadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
PAUL, a. Tipler; MOSCA, Gene. FÍSICA PARA CIENTISTAS E 
ENGENHEIROS. 6ª.Ed. LTC. 2009 
 
HALLIDAY, David; WALKER, Jearl; RESNICK, Robert. Fundamentos de 
Física: Eletromagnetismo. 9ª. Ed. Cleveland State University. LTC. 2012 
 
SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS- Disponivel Em 
https://www.docsity.com/pt/relatorio-fisica-3-superficies-
equipotenciais/4749366/, Acesso em 26 agosto 2022.