Relatório Física experimental - Campo Elétrico

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I-INTRODUÇÃO
I.1-Objetivos
	Os objetivos deste experimento foram os de traçar as curvas eqüipotenciais de um campo elétrico em uma cuba eletrolítica. Em seguida, determinar o campo elétrico em módulo direção e sentido, considerando algumas distribuições de cargas elétricas. E também determinar e analisar o potencial e o campo no interior de um anel metálico isolado.
I.2-Fundamentação teórica
	Quando colocamos no espaço uma distribuição de cargas, originamos nesse espaço uma propriedade chamada campo elétrico, de maneira que se uma carga for colocada neste campo elétrico, ficará sujeita à ação de uma força elétrica. À cada ponto do campo elétrico associamos um vetor campo elétrico que apresenta as seguintes características:
Direção- a mesma da força aplicada sobre a carga de prova;
Sentido- o mesmo da força se a carga de prova for positiva, contrário ao da força se a carga de prova for negativa.
	No estudo da Eletricidade e do Magnetismo, que pode ser condensado sob o nome de Eletromagnetismo, a situação física mais simples, porque é descrita através de equações matemáticas mais simples, é a eletrostática, onde todas as cargas elétricas estão em repouso.
	É muito freqüente na física a ocorrência de fenômenos de natureza distinta que são, entretanto descritos matematicamente de maneira análoga. Será exatamente isso que nos possibilitará estudar o campo eletrostático, ou melhor, estudarmos um outro fenômeno que é a passagem de corrente através de uma solução eletrolítica. Pode-se mostra que um eletrodo, mergulhado numa solução eletrolítica, produz um campo elétrico análogo ao de distribuição eletrostática da qual o eletrodo é o corte transversal.
	O campo elétrico, em um ponto do espaço, é definido como a força por unidade de carga positiva naquele ponto: E=F/Q ,indicando que o vetor campo elétrico é tangente às linhas de força, tendo o mesmo sentido das mesmas.
	Tem-se também que: E= -VV , indicando que o campo elétrico aponta na direção de máxima variação do potencial e no sentido em que V diminui.
	Em um campo elétrico, uma superfície selecionada de tal forma que todos os pontos sobre ela tenham o mesmo potencial, é conhecida como uma superfície eqüipotencial. O trabalho realizado para deslocar uma carga de prova sobre uma superfície eqüipotencial è nulo, sendo assim o vetor campo elétrico, em cada ponto de uma superfície eqüipotencial, perpendicular à ela. Com isto as eqüipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de força.
II- MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO
II.1- Material Utilizado
cuba de vidro;
papel milimetrado;
jacarés;
fios;
fonte de tensão;
pontas de prova;
placas metálicas;
anel metálico;
fita crepe;
água torneira;
voltímetro;
II.2 Procedimento Experimental
	Para alcançarmos os objetivos deste experimento foram realizadas três etapas:
ETAPA 01:Determinação de superfícies eqüipotenciais com dois pólos de sinais distintos
	Primeiramente em uma folha de papel milimetrado, delimitamos uma superfície de 15x15 em de dimensão e numeramos suas linhas e colunas.
	Em seguida pegamos uma cuba de vidro que continha um papel milimetrado (15x15) fixado em seu fundo. Então introduzimos duas placas metálicas paralelas entre si e as prendemos com fita crepe. Através de fios, ligamos o pólo positivo da fonte à uma das placas e o negativo a outra placa, com o auxílio de jacarés, então, através dos fios do voltímetro, ligamos o pólo negativo à sua respectiva placa e o positivo que nos servia como ponta de prova.
	Com a fonte fornecendo 40,0V , previamente ajustado pelo voltímetro e com sua ponta de prova posicionada na vertical, determinamos alguns pontos de mesmo potencial. Esses pontos foram determinados aleatoriamente na horizontal e na vertical e transferidos para o papel milimetrado. Posteriormente realizamos o mesmo procedimento para potenciais diferentes. Então, traçamos suas respectivas curvas eqüipotenciais.
	Trocamos a ponta de prova anterior por duas espaçadas de 1cm. Então sobre as circunferências contidas no papel milimetrado da cuba, realizamos um giro de 360ºsobre cada uma delas e determinamos seu potencial máximo.
	
ETAPA 02:Determinação de superfícies eqüipotenciais entre duas placas metálicas
	Para a realização desta etapa, montamos um sistema igual ao anterior. Através de quatro potenciais distintos (36,1; 24,5; 16,5; 6,5) encontramos as linhas equipotenciais do campo elétrico. Marcamos os valores encontrados em outra folha de papel milimetrado com as mesmas dimensões. Isso nos permitiu traçar a direção do campo elétrico.
ETAPA 03:Determinação de superfícies eqüipotenciais para um anel metálico
	Nesta etapa utilizamos novamente o mesmo sistema, introduzindo entre as placas um anel metálico exatamente no centro do papel milimetrado que possuia as mesmas dimensões citadas anteriormente. Com a ponta de prova positiva , encontramos as linhas eqüipotenciais determinadas através de pontos aleatórios na vertical e 2cm na horizontal. Esses resultados foram anotados em um papel milimetrado contendo a circunferência interior do anel, com isso traçamos as curvas eqüipotenciais.
	Em seguida, determinamos o potencial elétrico em cinco pontos distintos no interior do anel, anotando os respectivos valores.
III-ANÁLISE E CONCLUSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
	A partir do experimento realizado traçamos as curvas de um mesmo potencial ou seja curvas eqüipotenciais, com isso, através das linhas perpendiculares a tangente de cada ponto eqüipotencial foi possível encontrarmos as linhas do campo elétrico.
	Podemos verificar que o potencial encontrado no interior do campo elétrico é o mesmo em todos os pontos. E ainda o campo elétrico é nulo, pois não existe força agindo dentro do anel.
IV- QUESTÕES
As linhas eqüipotenciais possuem a configuração esperada, em cada caso? 
Sim, as linhas eqüipotenciais obtidas possuem a configuração esperada.
Trace o vetor campo elétrico (E) em cada ponto considerado (C, D e E), na configuração inicial.
Veja superfícies equipotenciais entre dois pólos distintos.
Determine também o módulo do campo elétrico, em torno destes pontos.
 E(C) = 120 N/C , E(D) = 80 N/C , E(E) = 75 N/C 
Qual é o módulo a direção e o sentido do campo elétrico entre as placas, referente ao item 07?
O módulo do campo elétrico é dado por E= -(V, ou seja, o componente de E em qualquer direção é negativo da taxa de variação do potencial elétrico com a distância naquela direção. O vetor campo elétrico aponta da carga positiva para a carga negativa.
O que você verificou sobre o potencial no interior do anel? O que você concluiu sobre campo?
Que o potencial permaneceu constante dentro do anel. Já o campo elétrico dá zero. Isto ocorre pois não existe força que age dentro do anel, e com isso, como E=F/K, o campo elétrico é nulo. Pode-se dizer também que o campo é dado pela diferença de potencial, e como dentro do anel não há esta diferença, o campo é nulo. 
Explique o que acontece na superfície do anel, quando este é introduzido entre as placas.
Quando um anel é introduzido entre as placas, há uma separação das cargas na superfície por causa do campo elétrico formado por essas placas, isto é, a placa (polo) positiva induz a formação de um polo negativo na superfície do anel que está mais próxima à ela, e a placa negativa induz um polo positivo no anel.
Os elétrons livres no condutor se distribuem sobre a superfície, reduzindo à zero o campo elétrico resultante dentro do condutor e tornando o campo resultante na superfície, perpendicular à ela.
Bibliografia
- HALLIDAY,D. e RESNICK,R. – Fundamentos de Física – Eletromagnetismo. Vol. 3, 4ª edição.
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MÁRINGA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGª QUÍMICA
CAMPO ELÉTRICOAlunos :
		Alisson Rowe
		Kléber Niro
		Marcelo Kenji Haraki
Disciplina: Física Geral e experimental II Turma 07
Professor : Irineu Ribler
Maringá, maio de 1999