RELATÓRIO 02 - Lab de Física 3 - Campo a partir do Potencial

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
INSTITUTO DE FÍSICA 
 
COMPONENTE CURRICULAR: FÍSICA 
EXPERIMENTAL 3 
PROFESSOR: DR. YUSET GUERRA DAVILA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 02 
CAMPO A PARTIR DO POTENCIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ana Beatriz dos Santos 
Geisyelle do Nascimento Silva 
 Laisa Caylane Leite da Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UFAL 
Fevereiro/2024 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO __________________________________________________________ 3 
2. OBJETIVO ______________________________________________________________ 4 
3. MATERIAIS UTILIZADOS ________________________________________________ 4 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ________________________________________ 5 
5. RESULTADOS ___________________________________________________________ 7 
 5.1 QUESTIONÁRIO ______________________________________________________ 9 
6. CONCLUSÃO ___________________________________________________________ 9 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ________________________________________ 10 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
A eletrostática é a área da física que estuda os efeitos das cargas elétricas em repouso e os 
campos gerados por elas. Entre os conceitos fundamentais dessa disciplina estão o campo 
elétrico, o potencial elétrico e a blindagem eletrostática, que são essenciais para 
compreender desde fenômenos naturais, como raios e eletrização de materiais, até aplicações 
tecnológicas, como a proteção de dispositivos eletrônicos contra interferências 
eletromagnéticas. 
O campo elétrico é uma região do espaço onde uma carga elétrica exerce influência sobre 
outras cargas. Ele é descrito pelo vetor E, que representa a força elétrica (F) por unidade de 
carga de prova (q), sendo expresso matematicamente como: 
 
E = F/q 
 
Sua unidade no Sistema Internacional (SI) é o Newton por Coulomb (N/C) ou Volts por 
metro (V/m). 
Quando gerado por uma carga puntiforme Q, ele segue a relação: 
 
E = k|Q|/r² 
 
onde k é a constante eletrostática (8,99×10⁹ N·m²/C²) e r é a distância da carga ao ponto 
analisado. 
Já o potencial elétrico (V) é uma grandeza escalar que mede a energia potencial elétrica por 
unidade de carga. Ele indica o trabalho necessário para mover uma carga de teste q dentro de 
um campo elétrico sem alterar sua energia cinética. Para uma carga puntiforme Q, o 
potencial elétrico é dado por: 
 
V = kQ/r 
 
onde é medido em Volts (V). Diferente do campo elétrico, que é vetorial, o potencial 
elétrico é escalar, o que facilita a análise de sistemas elétricos complexos. 
Outro conceito fundamental é a blindagem eletrostática, que ocorre em condutores em 
equilíbrio eletrostático. Esse fenômeno garante que o campo elétrico no interior de um 
condutor seja nulo, pois as cargas livres se redistribuem na superfície do material para 
cancelar qualquer influência externa. Um exemplo prático desse efeito é a Gaiola de 
Faraday, utilizada para proteger equipamentos eletrônicos contra descargas elétricas e 
interferências eletromagnéticas. 
O entendimento desses conceitos é essencial para diversas aplicações na engenharia elétrica 
e na física aplicada. No presente relatório, serão abordados experimentos que exploram o 
comportamento do campo elétrico, do potencial elétrico e da blindagem eletrostática, 
permitindo uma análise prática desses fenômenos e suas implicações tecnológicas. 
 
 
 
 
2. OBJETIVO GERAL 
Analisar o comportamento do campo eletrostático por meio da determinação experimental 
das linhas equipotenciais em meios condutores líquidos, compreendendo sua distribuição e 
relação com o potencial elétrico. 
 
 
3. MATERIAIS UTILIZADOS 
Os materiais utilizados estão listados na Tabela 1 e, posteriormente, ilustrados na Figura 1. 
 
Tabela 1: 
Materiais Quantidade 
Cuba Eletrolítica (Pirex) com Papel 
Milimetrado 
1 
Multímetro 1 
Ponteiras (Fixa e Movel) 2 
Cabos para ligação (Banana-Jacaré) 2 
Cabos para Ligação (Banana-Banana) 2 
Eletrodos Cilindricos de Cobre 2 
Placas Retangulares de Cobre 2 
Anel de Latão 1 
Fonte de Tensão (0 - 12V DC) 1 
Soluça de Sulfato de Cobre (CuSO4) - 
Fonte: os autores. 
 
 
Figura 1: 
 
Fonte: os autores. 
 
 
 
 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
1. O experimento foi montado conforme a Figura 2, onde A e B representam as pontas fixa e 
móvel, respectivamente, imersas em uma solução eletrolítica de CuSO₄ dentro da cuba. Os 
eletrodos, representados por C e D, foram conectados à fonte de tensão. O multímetro foi 
ligado entre as pontas para medições. Para facilitar a identificação dos pontos característicos 
do espaço, utilizou-se uma folha de papel milimetrado sob a cuba. 
 
Figura 1: 
 
Fonte: os autores. 
 
2. O potenciômetro da fonte de tensão foi ajustado para fornecer uma corrente inicial de 1A, 
mantendo a tensão em 6V (Figura 3). 
 
Figura 3: 
 
Fonte: os autores. 
 
 
 
 
3. Movimentou-se a ponteira móvel para observar a variação da corrente em função da 
diferença de potencial entre as ponteiras. 
4. Foram obtidos seis pontos de mesmo potencial, distribuídos de forma a mapear uma linha 
equipotencial. No total, realizou-se o mapeamento de seis linhas equipotenciais distintas, 
sendo três associadas a um eletrodo e três ao outro, garantindo uma disposição que 
facilitasse a visualização das linhas do campo elétrico. 
5. Com base nas equipotenciais obtidas, foram traçadas algumas linhas de campo, analisando 
e discutindo os resultados. 
6. Inseriu-se um anel dentro da cuba, entre os eletrodos, e observou-se o comportamento do 
potencial na região externa e interna ao anel, analisando o efeito do campo elétrico nessa 
configuração. 
7. O experimento foi repetido substituindo os eletrodos anteriores por placas metálicas, 
conforme mostrado na Figura 4. 
 
Figura 4: 
 
Fonte: os autores. 
 
 
 
5. RESULTADO E DISCUSSÕES 
O experimento foi realizado utilizando dois tipos de eletrodos: cilíndricos e placas 
retangulares. Para cada configuração, foram registrados pontos específicos e suas voltagens 
a fim de mapear as linhas equipotenciais (Tabela 2). No caso dos eletrodos cilíndricos, foram 
anotados seis pontos para cada linha equipotencial, enquanto nas placas retangulares, foram 
registrados quatro pontos. Com as coordenadas desses pontos e os valores de voltagem 
obtidos, foram elaborados os gráficos 1 e 2, que representam as distribuições em cada 
situação. 
 
Tabela 2 - Coordenadas e voltagem dos pontos encontrados para eletrodos cilíndricos e placas 
retangulares: 
 
Fonte: os autores. 
 
 
Gráfico 1- Linearidade dos equipotenciais em voltagens diferentes em Eletrodos cilíndricos: 
 
Fonte: os autores. 
 
Legenda: 
LP1 - Linha Positiva 1 
LP2 - Linha Positiva 2 
LP3 - Linha Positiva 3 
 
LN1 - Linha Negativa 1 
LN2 - Linha Negativa 2 
LN3 - Linha Negativa 3 
 
 
Gráfico 2 - Linearidade dos equipotenciais em voltagens diferentes em Réguas Retangulares: 
 
 
 
 
Fonte: os autores. 
 
Legenda: 
LP1 - Linha Positiva 1 
LP2 - Linha Positiva 2 
LP3 - Linha Positiva 3 
 
 
LN1 - Linha Negativa 1 
LN2 - Linha Negativa 2 
LN3 - Linha Negativa 3 
 
A tensão utilizada foi de 6V, e os gráficos obtidos demonstram o comportamento dos 
equipotenciais para cada tipo de eletrodo. Observa-se que, na configuração com placas 
retangulares paralelas, os pontos apresentam maior linearidade ao longo das voltagens 
medidas. Além disso, a simetria dos resultados reforça a ideia de que as equipotenciais se 
distribuem de maneira ordenada entre os eletrodos. 
Por outro lado, os dados obtidos para os eletrodos cilíndricos indicam uma maior dispersão 
nas linhas equipotenciais, resultando em menor linearidade. Essa diferença pode ser 
atribuída à geometria dos eletrodos, que influencia a distribuição do campo elétrico no meio 
condutor. 
 
Outro aspecto relevante foi a inserção de um anel condutor no centro da cuba eletrolítica. 
Nesse caso, o potencial permaneceu constante nos quatro quadrantes atravessados pelo anel, 
registrando aproximadamente 0,04V. Ao medir a região delimitada pelo anel,observou-se 
um potencial muito baixo, mas não exatamente zero. No entanto, devido à sua proximidade 
com o valor nulo, considera-se que o potencial interno do anel foi efetivamente anulado. 
Esse resultado está de acordo com o fenômeno de blindagem eletrostática, no qual as cargas 
se redistribuem na superfície do condutor, impedindo a presença de campo elétrico em seu 
interior. 
 
 
 
 
 
5.1 QUESTIONÁRIO 
1) a) Por que aparecem correntes nos dois sentidos quando se desloca o ponteiro 
móvel de um eletrodo para outro? 
Resposta: Isso ocorre porque o multímetro mede a diferença de potencial entre os pontos, e 
ao mover o ponteiro móvel, ele detecta regiões com diferentes potenciais. A corrente pode 
fluir em ambos os sentidos dependendo da posição relativa do ponteiro em relação ao campo 
elétrico gerado pelos eletrodos. 
 
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? 
Resposta: Nesse caso, a ponteira fixa estará no referencial de potencial nulo. Ao mover a 
ponteira móvel, observaremos variações de potencial de acordo com a distribuição do campo 
elétrico. As equipotenciais mapeadas indicarão regiões de mesmo potencial e, dependendo 
da posição, o potencial aumentará ou diminuirá gradativamente. 
 
2) Existe alguma contradição em estarmos efetuando eletrostática em uma região 
onde estarão ocorrendo correntes iônicas (na solução eletrolítica)? 
Resposta: Sim, se houver um meio condutor onde cargas livres possam se movimentar 
continuamente, como em um circuito com uma fonte de tensão conectada, não estaremos em 
equilíbrio eletrostático. O equilíbrio ocorre quando o campo elétrico interno dos condutores 
se rearranja para impedir o movimento contínuo de cargas. 
 
3) O anel colocado no item 6 do procedimento experimental constitui-se numa perfeita 
blindagem eletrostática? Justifique sua resposta. 
Resposta: Sim, o anel exemplifica a blindagem eletrostática. Durante o experimento, foi 
observado que dentro do anel o potencial era quase zero, enquanto fora dele o campo elétrico 
permanecia o mesmo. Isso acontece porque o anel metálico redistribui as cargas de maneira 
a cancelar o campo elétrico em seu interior, caracterizando a blindagem eletrostática. 
 
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)? 
Resposta: Isso pode ocorrer devido à resistência interna dos dispositivos de medição e da 
fonte, variações na calibração do voltímetro, e até mesmo interferências externas. Em fontes 
de tensão ajustáveis, a regulação pode não ser perfeita, resultando em pequenas variações na 
tensão de saída dependendo da carga conectada. 
 
6. CONCLUSÃO 
Conclui-se que o campo elétrico é diretamente proporcional ao potencial elétrico e 
inversamente proporcional à distância entre os eletrodos, sendo as linhas de campo paralelas 
a esses eletrodos. Ao posicionar o anel de metal no centro do campo elétrico, observou-se 
uma tensão significativamente baixa, indicando que o campo elétrico também era fraco 
devido à boa condutividade do material. Esse experimento permitiu confirmar a existência 
das linhas de campo e das superfícies equipotenciais, além de evidenciar como elas se 
comportam tanto em um campo uniforme quanto em um campo gerado por um dipolo 
elétrico, ambos em solução eletrolítica. Adicionalmente, foi possível observar o fenômeno 
da blindagem eletrostática dentro do anel condutor. 
 
 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Halliday, David – Fundamentos de Física Vol. 3 – eletricidade e magnetismo, 8ª ED. 
Riao 
de Janeiro, TLC, 2009. 
 
Sears e Zemasnky’s, Física III – eletromagnetismo, 12ª ED, São Paulo, Addison Wesley, 
2009. 
 
 
	MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
	UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
	INSTITUTO DE FÍSICA