2° experimento Campo Elétrico

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Rodrigo Vieira, Diana Motta, Michael Lenon, e Júlio Cesar
FÍSICA EXPERIMENTAL Ill
Campo Elétrico
Rio de Janeiro, 2016.
1 - Objetivo
Este experimento consiste na observação do comportamento das linhas de campo e linhas equipotenciais gerado num campo elétrico, essas linhas de campo são usadas para visualizar a direção e a intensidade dos campos elétricos facilitando compreender os princípios físicos do campo elétrico através da carga geradora. 
2 – Introdução:
A principal característica de uma carga elétrica é a sua capacidade de interagir com outras cargas elétrica (atraindo-as ou repelindo-as, dependendo dos seus sinais).  Esta capacidade está relacionada ao campo elétrico que estas cargas geram ao seu redor, como se fosse uma "aura" envolvendo-as.  Este princípio de repulsão ou atração geram forças que podem ser calculadas através da lei de coulomb. 
3 – Lei de Coulomb
Uma carga  Q  sempre gera um campo elétrico ao seu redor, que é invisível mas existe; ele pode ser percebido se colocarmos uma outra carga q (denominada carga de prova) nas proximidades desta. Esta carga de prova q  será atraída ou repelida, dependendo do seu sinal, e a força elétrica responsável por isso pode ser calculada usando-se a Lei de Coulomb.
Podemos também, calcular o valor do campo elétrico presente em uma região do espaço; pegando uma carga de prova q de valor conhecido e coloque-a em uma região do espaço onde exista um campo elétrico. Ela certamente será atraída ou repelida, ou seja, em ambos os casos haverá uma força elétrica F que agirá sobre a pequena carga q. Se soubermos o valor desta força, poderemos calcular o valor do campo elétrico usando a expressão:
E é o valor do campo elétrico, e sua unidade é N/C (Newton por Coulomb) F é o valor da força elétrica, em Newtons (N) que atua sobre a carga c de prova q, medida em Coulomb (C).
Obs:  Aqui não é necessário saber o valor da carga Q geradora do campo elétrico, mas somente da carga q que foi colocada próxima do mesmo.
Cálculo do campo elétrico através da carga geradora (Q)
Deve-se saber antes, que:
Cargas negativas geram campos de aproximação (ou seja, o vetor vetor campo elétrico sempre aponta para a carga geradora). Podemos ver que o vetor campo elétrico E existente no ponto P.
Cargas positivas geram campos de afastamento (ou seja, o vetor vetor campo elétrico aponta para o sentido contrário ao do centro da cerga carga geradora). Podemos ver que o vetor campo elétrico E existente no no ponto P.
A maneira para se calcular a intensidade de um campo elétrico, em um ponto P qualquer, usando a carga geradora Q, é usando a equação a seguir:
Aqui K é a constante eletrostática, que vale 9 x 109 Nm2 /C2. Q é o valor da carga geradora, em Coulomb, e d  é a distância em metros metros entre a carga geradora e o ponto onde queremos calcular o valor valor do campo elétrico E.
4 – Esquema de montagem.
Para a realização deste experimento foram utilizados os seguintes materiais:
Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff;
Limalha de ferro; 
Vidro recipiente;
Óleo de rícino;
Mesa projetável de adesão magnética para gerador.
Figura (1)
5 – Primeiro Experimento
Nosso primeiro passo é posicionar adequadamente o as paletas do gerador para que haja um equilíbrio entre o contato e a velocidade para que o atrito resulte em uma carga alta para nosso experimento sair conforme planejado.
Já com o equipamento montado e funcionando como queríamos iniciamos o experimento. 
As cargas de um determinado corpo tendem a influenciar nas cargas dos objetos ao redor, partindo desse principio colocamos um pouco de óleo de rícino no vidro recipiente, em seguida depositamos a limalha de ferro também no vidro recipiente apoiado sobre a mesa projetável e ligamos o gerador de Van der Graaff, alguns segundos depois podemos notar que a limalha começou a se movimentar, olhando mais atentamente podemos notar uma pequena diferença entre o polo positivo e negativo, a limalha próxima ao polo positivo está sendo repelido e a do polo negativo está sendo atraída.
Devido a esse fato, fugindo do polo positivo e indo em direção ao polo negativo, devido ao atrito, a limalha deixa um pequeno rastro que é o percurso percorrido, assim podemos observar mais claramente o campo elétrico.
Obs.: O objetivo do óleo de rícino empregado neste experimento se dá para que haja melhor movimentação da limalha de ferro sobre o recipiente de vidro, a fim de minimizar o atrito.
5.1 – Análise comparativa
Neste experimento somente analisamos o campo elétrico não uniforme, cujo campo elétrico ao redor de um dipolo elétrico não é uniforme. Onde a direção do campo elétrico em qualquer ponto é tangente à linha de campo elétrico no ponto considerado. As suas linhas de forças não são paralelas e não estão igualmente espaçadas umas das outras e o seu vetor campo elétrico não têm mesma direção e sentido. Como mostra a figura 2.
Por outro modo 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. Como vemos na figura 3.
 Campo Elétrico não Uniforme Campo Elétrico Uniforme 
 
 Figura (2) Figura (3)
7- Conclusão
Apesar da imagem não ser clara o suficiente, se olharmos atentamente na figura (3) podemos perceber que o campo elétrico é um campo não uniforme, devido à irregularidade das linhas de força. Podemos perceber que a densidade das linhas de limalhas de ferro entre os polos positivo e negativo são maiores, pois o campo elétrico é maior nesta região.
8 - Referência
Campo elétrico
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/campo4.php>
Acesso: 04 mar. 2016.
Força Elétrica e Campo elétrico
<http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/forca-eletrica-e-campo-eletrico.html>
Acesso: 04 mar. 2016.