Relatório FEXP - Campo elétrico

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UNIVERSIDADE ESTADUALDE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
DISCIPLINA 3212 – FÍSICA EXPERIMENTAL 
 
 
 
CAMPO ELÉTRICO 
 
 
 
Acadêmicos e acadêmica: 
Bruno Moisés da Silva Valentin R.A.: 90255 
Gleicon Vinícius de Paula R.A.: 89706 
Letícia Utiyama R.A.: 88941 
Rômulo Luzia de Araújo R.A.: 82193 
 
Docente: 
 Dr. Antônio Medina Neto 
 
 
 
MARINGÁ 
Agosto de 2015 
 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 3 
2. OBJETIVO ....................................................................................................................... 5 
3. EXPERIMENTOS ........................................................................................................... 6 
3.1. Materiais ..................................................................................................................... 6 
3.2. Métodos ...................................................................................................................... 6 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................. 8 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 10 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 Supõe-se que se fixe, num determinado ponto, uma partícula com carga 
positiva q1, e, a seguir, coloquemos em suas proximidades uma segunda 
partícula também positivamente carregada, q2. De acorda com a lei de 
Coulomb, sabemos que q1 exerce uma força eletrostática repulsiva sobre q2, e, 
tendo-se informações suficientes, pode-se determinar o módulo, a direção e o 
sentido dessa força. Tal força caracteriza-se como o campo elétrico, que é a 
forma de que a partícula q1 sente a presença de q2. 
 Em qualquer ponto P desse espaço, o campo tem módulo, direção e 
sentido. O módulo depende da intensidade de q1 e da distancia entre P e q1. A 
direção e o sentido dependem da direção da reta que passa por q1 e P e do 
sinal elétrico de q1. Assim, quando colocarmos q2 no ponto P, q1 interage 
com q2 através do campo elétrico existente em P. 
 O campo elétrico é definido, em qualquer ponto, em termos da força 
eletrostática que seria exercida sobre uma carga de teste positiva Q colocada 
naquele ponto: 
 
 
 
 
 Michael Faraday, quem introduziu a ideia de campos elétricos no século 
XIX, visualizou o espaço ao redor de um corpo carregado como repleto de 
linhas de força, ou linhas de campo elétrico (às quais o vetor campo elétrico é 
tangente), que se estendem para fora de uma carga positiva (onde se iniciam) 
e entram em uma carga negativa (onde terminam). 
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 É ainda possível descrever o campo elétrico utilizando-se o conceito de 
potencial. Para tal, necessita-se saber que o potencial V (x,y,z) em um ponto 
qualquer no espaço relaciona-se com o campo elétrico (x,y,z) através da 
seguinte expressão, que explica a tendência do campo apontar na direção de 
máxima variação do potencial, que é a mesma para a qual a tensão diminui: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Consegue-se também, a partir de uma relação entre potencial e a 
distância entre dois pontos, calcular a intensidade de um vetor campo elétrico 
num ponto P: 
 
 
 
 
 Pode-se ter, quando se fala de campo elétrico, uma superfície que 
apresenta mesmo potencial em todos os seus pontos; levando o nome, assim, 
de superfície equipotencial. Uma linha tracejada sobre esta área é denominada 
linha equipotencial. Característica interessante destas linhas equipotenciais é 
que o vetor campo elétrico é sempre perpendiculares a elas. 
 
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2. OBJETIVO 
 
 O objetivo deste experimento foi traçar as equipotenciais de um campo 
elétrico em uma cuba eletrolítica e determinar o campo elétrico, em módulo, 
direção e sentido, devido a algumas distribuições de cargas elétricas, em 
seguida analisou-se o potencial e o campo no interior de um anel metálico 
isolado. 
 
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3. EXPERIMENTOS 
 
3.1. Materiais 
 
 Fonte de tensão alternada; 
 Cuba de vidro; 
 Placas metálicas; 
 Anel metálico; 
 Voltímetro; 
 Papel milimetrado; 
 Fios; 
 Jacaré; 
 Fita crepe; 
 Água da torneira (solução 
eletrolítica); 
 Suporte. 
 
3.2. Métodos 
 
 O experimento fora realizado no laboratório de física, onde a cuba de vidro já 
estava preparada com o papel milimetrado (15x15 cm) colado ao fundo na parte 
externa. Ela foi preenchida com um pouco de água da torneira de modo que as 
pontas metálicas das placas fiquem ligeiramente mergulhadas. A fonte alternada foi 
programada com 70Hz e 5V. 
Montou-se o esquema conforme a figura abaixo: 
 
Figura 1: esquematização do experimento. 
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Com a ponta de prova (+) do voltímetro na função (AC), determinou-se os 
pontos de mesmo potencia, anotando na sequência as coordenadas do papel 
milimetrado na tabela 1, visando mapear a superfície. 
Depois, introduziu-se no centro da cuba um aro metálico e analisou-se o 
potencial elétrico em seu interior, que se encontram na tabela 2. 
 
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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 Dos valores encontrados no experimentou, tirou-se esta tabela: 
 
Tabela 1: valores experimentais da superfície equipotenciais de placas paralelas 
(x;y) Potencial (V) 
(2; 2) 0,70 ± 0,01 
(6; 2) 0,70 ± 0,01 
(8; 2) 0,70 ± 0,01 
(3; 5) 1,78 ± 0,01 
(8; 5) 1,72 ± 0,01 
(10; 5) 1,72 ± 0,01 
(7; 8) 2,79 ± 0,01 
(4; 8) 2,77 ± 0,01 
(5; 12) 4,05 ± 0,01 
(10;12) 4,04 ± 0,01 
 
 
 Dos dados apresentados, pôde-se confirmar que quando estes dados 
forem plotados em um gráfico X x Y (que se encontrará em anexo a este 
relatório), perceberá que as linhas horizontais nos quais possuem a mesma 
tensão as linhas de campo elétrico são paralelas as placas metálicas e o 
equipotencial é perpendicular ao campo . 
Sabe-se que o campo elétrico no interior de materiais condutores é 
nulo. Isso se deve da forma em que as cargas se organizam dentro do material. 
Isso também implica em um potencial constante. Com a configuração montada 
com o anel metálico, foi mensurado os valores de potencial elétrico no interior 
do anel. Assim, foi possível montar a tabela(?) referente aos valores de 
potencial elétrico e sua localização. 
 
 
 
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Tabela 2 – Potenciais no interior do anel metálico. 
Potencial (V) Coordenadas (cm) 
2,44 ± 0,01 (7;9) 
2,41 ± 0,01 (7,5;8,5) 
2,43 ± 0,01 (8;8) 
2,47 ± 0,01 (8,5;7,5) 
2,50 ± 0,01 (9;8) 
 
 
Analisando os valores de potencial elétrico, nota-se uma pequena 
diferença nos valores, já que, de acordo com os conhecimentos teóricos, esses 
valores deveriam ser iguais. Esta diferença pode ser explicada pela forma de 
que a configuração foi montada. Não se pode considerar o interior estava numa 
região completamente isolada pela superfície do anel. Com o potencial 
praticamente constante, pode-se concluir que o campo elétrico era nulo. Ou 
seja, os somatórios das linhas de campo são nulos. Sobre a superfície do anel 
metálico, pode-se concluir que ela estava eletricamente carregada e sob o 
mesmo potencial de seu interior. 
 
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5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
[1] UEM. Apostila de Física Experimental III: Eletricidade e Magnetismo. 
EDUEM, 2010, p.28-32.; 
 
[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. Física 3. 5ª Ed. Rio de Janeiro, 
EditoraLTC, 2011.; 
 
[3] CAVALCANTI, P. J. M. Fundamentos de eletrotécnica. 17ª Ed. Rio de 
Janeiro, Livraria Freitas Bastos S.A.; 
 
[4] TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros Vol. 2: 
eletricidade e magnetismo, óptica. 6ª Ed. Editora LTC, 2009.