Relatório Fisica Experiental III Exp 03 Gilberto Rufino

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma 1009
Experiência nº 03
17/03/2015
Nome da experiência:
LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO ENTRE DOIS ELETRODOS RETOS
Professor: Gilberto Rufino
Antonio Carvalho mat: 201402186738
Luiz Mendes mat: 201308080751
Pauline Silvestre mat: 201401366694
Rafael Neves mat: 201307229115
Rosilane Moreira mat: 201403230341
Introdução:
A ação de cargas elétricas ou um sistema delas provoca o que é definido pela física como campo elétrico. As cargas elétricas contidas em um determinado campo elétrico estão suscetíveis às forças de atração e repulsão dentro dele. Também se pode dizer que o conceito de campo elétrico é análogo ao conceito de campo gravitacional.
O objetivo desta experiência, portanto, é provas a existência de tal campo elétrico, que embora seja impossível visualizá-lo, é possível provar sua existência através de um corpo de prova. Para isso este corpo será colocado em uma região do espaço onde há um campo elétrico, sendo possível que este ficou sujeito a uma força elétrica.
Desenvolvimento Teórico:
Antes de realizarmos o experimento, devemos apresentar um entendimento mais profundo sobre assunto; para isso, devemos ter em mente as definições de campo elétrico e de suas linhas de força.
O campo elétrico de uma partícula eletrizada pode ser representado, em cada ponto do espaço, por um vetor, usualmente simbolizado por E, que se denomina vetor campo elétrico.
 
(Força elétrica entre duas cargas puntiformes separadas por uma distância d)
Com o objetivo de representar o campo elétrico através de diagramas, o cientista Michael Faraday (1791 – 1867) introduziu o conceito de linhas de força. Esse conceito foi estabelecido por volta de 1821, logo após o físico e químico Hans Oersted descobrir que a eletricidade e o magnetismo eram associados entre si.
Estas linhas nos ajudam a definir a direção da força elétrica ou magnética, e a densidade do campo elétrico ou magnético em qualquer região do espaço.
A reta tangente à linha de força nos fornece o sentido do campo elétrico no ponto escolhido. E a densidade das linhas de força é uma medida do campo elétrico, ou seja, quanto maior a quantidade de linhas de força maior será a intensidade do campo elétrico ou magnético nesta região.
Ao redor de uma partícula carregada eletricamente existe um campo elétrico. O campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) positiva é de afastamento e o campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) negativa é de aproximação.
Como a densidade das linhas nos fornece a intensidade do campo elétrico, olhando a figura anterior, percebemos que o campo elétrico tem maior intensidade próximo a carga elétrica, pois as linhas estão mais próximas uma das outras do que em algum ponto mais distante da carga elétrica.
Dizemos que um campo elétrico é uniforme em uma região quando suas linhas de força são paralelas e igualmente espaçadas umas das outras, o que implica que seu vetor campo elétrico nesta região têm, em todos os pontos, mesma intensidade, direção e sentido. Uma forma comum de se obter um campo elétrico uniforme é utilizando duas placas condutoras planas e iguais. Se as placas forem postas paralelamente, tendo cargas de mesma intensidade, mas de sinal oposto, o campo elétrico gerado entre elas será uniforme conforme ilustração abaixo.
Material Utilizado:
Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
Uma cuba de vidro;
Dois eletrodos retos;
Uma placa de Petri;
Duas conexões de pinos banana;
Pó de milho granulado (nesse caso foi utilizado fubá);
Óleo de rícino;
Experimento:
Montamos, assim como na experiência passada, o gerador de Van der Graaff. Depois conectamos este a uma placa Petri através de dois fios com os pinos do tipo banana. É nesta placa que se situam os eletrodos, que receberão a energia do gerador.
 Sobre a placa, colocamos a cuba de vidro com uma fina camada de óleo de rícino.
Uma vez ligado o gerador, os eletrodos vão começar a receber carga. Nesse momento, adicionamos o pó de milho (nesse caso, fubá).
O que ocorre é o seguinte: passado certo tempo, o fubá, que inicialmente é um isolante, quebra a sua rigidez dielétrica, passando a ser um condutor. Suas partículas se organizam conforme o campo de força entre as dois eletrodos, representado assim, as linhas de força do campo elétrico presente.
Temos, portanto, uma representação física e visual das linhas do campo de força, ou seja, da existência do campo de força em si.
Resultados:
1) Faça um desenho com o aspecto das linhas de força entre dois eletrodos retos: Obs: estes eletrodos representam duas placas paralelas com cargas de sinais contrários (+) e (-).
R: 
2) Assinale na figura a seguir, a região onde o campo elétrico é mais intenso. Trace o vetor E (que melhor representa o campo elétrico) nos pontos A, B e C:
 
R: O campo elétrico é sempre mais intenso na região central, ou seja, na região com menor distância entre os dois eletrodos. Se, por exemplo, fôssemos escolher entre um dos três pontos como o mais intenso, seria o ponto B, pois é o que mais se aproxima do centro.
Na figura, está representado pelo círculo em vermelho.
O vetor E nos pontos estão representados pelas setas em azul, e, pela definição, está tangente a tais pontos.
 
 
3) O que acontece com a densidade das linhas de força de campo elétrico na região central?
R: Fica mais forte do que nas extremidades, já que a distância entre os eletrodos é menor. Considerando essa experiência, vemos que nesta área em questão, por ser mais forte, atrai mais partículas de fubá do que as demais áreas.
4) Nas atividades desenvolvidas, as partículas de fubá se orientam sob a ação do campo elétrico. Explique como elas interagem com o campo elétrico, sendo neutras e dielétricas:
R: Quando submetidos a um campo elétrico, formam – se no interior das partículas outro campo elétrico, ou seja, ocorre a quebra da rigidez dielétrica e o fubá passa de isolante a condutor. Com isso, tais partículas tendem a se organizar e acompanhar as linhas de força do campo elétrico (o que caracteriza o resultado principal de nossa experiência).
 
5) Verifique se as linhas de força são sempre perpendiculares aos eletrodos metálicos:
R: Não, nem todas são. Tomemos como base a figura da questão 1:
 
6) Represente na figura abaixo as linhas de força entre um par de eletrodos pontuais (com cargas de sinais opostos):
 
R: 
7) Represente na figura abaixo as linhas de campo elétrico entre um eletrodo pontual e um eletrodo em anel circundante (com cargas de sinais opostos):
 
 
R: 
Considerações Finais/Conclusão:
O experimento foi feito com sucesso; de fato, quando as partículas de fubá passam a conduzir, elas se alinham conforme o campo elétrico e a polarização dos eletrodos e se alinham de tal forma que ali, naquele instante, você pode ter uma noção clara das linhas do campo de elétrico, bem como o seu sentido.
Materiais Bibliográficos Referenciais:
Aulas Fisica Teórica III – EAD – Estácio de Sá
Site Wikipédia < http://pt.wikipedia.org/ >
Site Aprendendo Física < aprendendofisica.wordpress.com >
Site Wikipédia < http://pt.wikipedia.org/ >