Relatório Fisica Experiental III Exp 04 Gilberto Rufino

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma 1009
Experiência nº 04
24/03/2015
Nome da experiência:
SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS E ANÁLISE DAS LINHAS DO CAMPO ELÉTRICO
Professor: Gilberto Rufino
Antonio Carvalho mat: 201402186738
Luiz Mendes mat: 201308080751
Pauline Silvestre mat: 201401366694
Rafael Neves mat: 201307229115
Rosilane Moreira mat: 201403230341
Introdução:
O objetivo dessa experiência é mais uma vez analisar o campo elétrico (E), dessa vez do ponto de vista das superfícies equipotenciais e dos potenciais elétricos ali gerados.
Para isso, observamos mais uma vez alguns dos conceitos mais básicos da eletricidade, como o conceito do da carga e do campo elétrico, criando depois uma exemplificação gráfica e tirando conclusões.
Desenvolvimento Teórico:
Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.
Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados.
Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica.
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 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.
 
Chamamos uma superfície de equipotencial quando, numa região de campo elétrico, todos os seus pontos apresentam o mesmo potencial, ou seja, o mesmo valor. Uma superfície equipotencial pode apresentar diversas formas geométricas.
Uma superfície equipotencial é sempre interceptada perpendicularmente (90°) pelas linhas de força de um campo elétrico. Dessa maneira, conhecendo-se as linhas de força de um campo elétrico, fica mais fácil representar as superfícies equipotenciais. Já numa região onde o campo elétrico é uniforme, para serem perpendiculares às linhas de força, as superfícies equipotenciais devem ser planas, ainda que estas possam assumir diversos formatos.
As linhas equipotenciais representadas pelas retas VA e VB Apresentam em todos os seus pontos o mesmo valor e, exatamente por serem equipotenciais, são cortadas perpendicularmente pelas linhas do campo elétrico vigente.
Material Utilizado:
Uma fonte de alimentação DC de tensão variável;
Uam cuba projetável com escala milimetrada;
Dois eletrodos retos planos;
Uma chave liga – desliga;
Um multímetro;
Cinco conexões com pinos jacarés e bananas;
Um Becker de 400ml;
Água;
Uma ponteira de medição;
Experimento:
Para observarmos as superfícies equipotenciais, montamos o circuito a seguir, levando em conta a polaridade e o valor de dois volts fornecido pela fonte, assim como a escala do multímetro ajustada em tensão (escala 20 Volts).
A água deve ser colocada de forma que cubra os dois eletrodos retos.
 
Resultados:
1) Coloque a ponteira do multímetro entre os eletrodos retos e procure o ponto onde o este marque 1,0 V. Localize, utilizando uma escala milimetrada, a posição deste ponto em relação aos eletrodos. Procure mais cinco pontos onde o potencial é 1,0 V e marque na escala milimetrada. Interligue esses pontos:
 
R: O ponto selecionado encontra – se , segundo o eixo (X,Y), na posição (-40,80) mm. Todos os pontos paralelos a este com relação ao eixo X apresentam o mesmo valor de potencial (1,0V).
Interligados, formam uma linha equipotencial perfeita, paralela aos eletrodos.
 
 
2) Procure o ponto onde o voltímetro marcar 1,5 V. Veja se é possível localizar outros pontos com o mesmo valor de 1,5V, lidos no voltímetro. Desenhe, no papel milimetrado, os novos pontos com este valor, interligando – os. Diga qual é o tipo de linha formada e que direção ela possui em relação aos eletrodos retos:
 
R: O ponto selecionado encontra – se , segundo o eixo (X,Y), na posição (90,90) mm, quase saindo do papel milimetrado. Todos os pontos paralelos a este com relação ao eixo X apresentam o mesmo valor de potencial (≈ 1,5V).
Interligados, formam uma linha equipotencial perfeita, paralela aos eletrodos.
 
3) Faça o procedimento anterior para a tensão de 0,5V:
R: O ponto selecionado encontra – se , segundo o eixo (X,Y), na posição (-50,0) mm. Todos os pontos paralelos a este com relação ao eixo X apresentam o mesmo valor de potencial (0,5V).
Interligados, formam uma linha equipotencial perfeita, paralela aos eletrodos.
4) A partir destas observações, como você poderia definir uma superfície equipotencial de um campo elétrico?
R: Superfície equipotencial de um campo elétrico é o conjunto de pontos que apresentam o mesmo potencial elétrico, são equidistantes da fonte e formam uma linha perpendicular às linhas do campo elétrico vigente.
5) A profundidade com que a ponteira penetra no eletrólito altera a leitura do ddp?
R: Com a profundidade, a leitura varia em 10mV ( ≈ 0,01V), uma variação muito pequena, desconsiderável.
6) Existe uma diferença de potencial entre dois pontos quaisquer contidos nesta superfície? Justifique a sua resposta:
R: Com relação ao eixo X (pontos na horizontal), não Como estamos lidando com superfície equipotencial, todos os pontos na horizontal, paralelos aos eletrodos, apresentam o mesmo valor.
Com relação ao eixo Y (pontos na vertical), sim. A ddp entre dois pontos quaisquer na vertical, pode ser feito da seguinte forma:
DDP = V1 – V2
Tomando como exemplo os valores das questões 1 e 2, temos:
DDP = 1,5V – 1,0V = 0,5V.
7) Como se encontram os pontos da superfície equipotencial observada em relação ao potencial que possuem?
R: Assim como na questão 5, os valores entre os pontos da superfície equipotencial variam muito pouco com relação aos seus valores esperados. A variação máxima que encontramos no experimento foi um valor máximo de 0,2 V. 
8) Como se comporta o módulo do campo elétrico em diferentes pontos de uma mesma superfície equipotencial?
R: Os valores do módulo do campo elétrico nos pontos de uma superfície equipotencial são os mesmos, exatamente por se tratar de uma superfície equipotencial.
 
Considerações Finais/Conclusão:
O experimento nos permite visualizar com precisão os pontos de uma superfície equipotencial, encontrando nele todos os elementos mencionados teoricamente: valores, sentido, comportamento com base nos eletrodos e nas linhas do campo elétrico, etc.
O papel milimetrado é uma forma simples e conveniente para representar graficamente o experimento visto na cuba.
Materiais Bibliográficos Referenciais:
Aulas Fisica Teórica III – EAD – Estácio de Sá
Site Wikipédia < http://pt.wikipedia.org/ >
Site Aprendendo Só Física < www.sofisica.com.br >
Site Infoescola <www.infoescola.com >