4. Campo Elétrico Relatório de Laboratório de Física Geral III

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Experimento IV
Campo Elétrico
I. Campo elétrico devido a um dipolo elétrico
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1- Monte o sistema da Fig. I e coloque água na cuba até que as pontas metálicas estejam ligeiramente mergulhadas;
2- No gerador de função selecione a função do tipo senoidal e regule-a para frequência de1Q...!:Lz;
3- Regule a tensão de saída no gerador de função para i.Y monitorando pelo voltímetro na função AC (V =);
4- Delimite em uma folha de papel milimetrado uma superfície de 15 em x 15 em;
5- Anote 7 pontos para cada uma das? superfícies equipotenciais na Tabela 1 e no papel milimetrado. Anote no papel
milimetrado as localizações dos pólos positivo e negativo;
6- Com as duas pontas de prova, espaçadas de 1 em, faça uma varredura de 3600 em torno dos pontos C, D e E e determine
Ó.Vmáx. Para esta situação registre a posição das pontas de prova na Tabela 2. No papel milimetrado marque os mesmos
pontos C, D e E da cuba, as posições para Ó.VMax e trace a direção do campo elétrico para cada ponto. /'
Tabela 1. Dados obtidos para as superfícies equipotenciais em um dipolo elétrico.
Gerador de Iunçâc +
(AC) 1-'---,
Cuba
- (y)....+.:...- __ ---I
'-.C.
Figura 1. ~istema para a configuração do dipolo elétrico.
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11. Campo elétrico entre placas metálicas paralelas
1- Substitua as pontas pelas placas metálicas;
2- Delimite em uma folha de papel milimetrado uma superfície de 15 em x 15 em;
3- Meça a distância entre as placas metálicas, L = .!/!ií- em; (to, O'j)
4- Anote 3 pontos para cada uma das 3 superfícies equipotenciais na Tabela 3 e no papel milimetrado;
111. Campo elétrico no interior de um anel metálico
1- Na configuração para as placas paralelas, insira o anel metálico entre as placas e determine 5 pontos no interior do anel;
Discussão dos resultados obtidos:
1) Com relação ao experimentodo campo elétrico devido a um dipolo elétrico:
a. Trace 5 linhas de força do campo elétrico, no papel milimetrado, para esta distribuição de carga. Qual é a
relação entre as superfícies equipotenciais e as linhas de força do campo elétrico?
b. Para os pontos C, D e E, determine a direção do campo elétrico e seu .m.ó.ill!l9.
2) Com relação ao campo elétrico entre as placas paralelas metálicas:
a. Trace 5 linhas de força do campo elétrico, no papel milimetrado, para esta distribuição de carga.
b. Determine o módulo, direção e sentido do campo elétrico entre as placas.
3) Com relação ao anel metálico entre as placas paralelas:
a. Discuta sobre o comportamento do campo elétrico no interior do anel metálico devido aos potenciais medidos.
b. Explique o que acontece na superfície do anel, quando este está introduzido entre as placas.
c. Discuta sobre o comportamento das linhas de campo elétrico e das superfícies equipotenciais fora do anel
metálico. Utilize um esboço das linhas de campo e das superfícies equipotenciais para a discussão.
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Ret.: FormatoA4 = 210 mm x 297 mm - Divisãb 180 mm x 280 mm
Experimento IV
Campo Elétrico
Acadêmicos: Mariana Ferrareze Casaroto(93352), Mariana Sversut Gibin (93098),
Milena Camila Fernandes (94821), Rodrigo De Melo Monteiro(85750)
Discussão Dos Resultados Obtidos
(01)a)As linhas de campo serão perpendicular às linhas equipotenciais. Em
uma superfície equipotencial não há realização de trabalho pelo campo, para
isso ocorrer temos que o ângulo entre a força elétrica e o deslocamento deve
ser 90o, para que não haja trabalho.
Podemos representar o capo como sendo menos o gradiente do potencial.
O gradiente representa a maior variação do campo
~E = −5 V (1)
Uma carga elétrica, abandonada em um campo elétrico nunca se desloca
ao longo de uma superfície equipotencial, pois o trabalho seria zero,
WAB = q(VA − VB) (2)
Como VA = VB,
⇒ WAB = 0 (3)
(01)b) Para calcular o módulo do campo temos que,
E = | − ∆V
∆l
mx| (4)
como ∆l = 1 · 10−2m, temos, Para C−→ EC = 14, 7N/C E a direção será
dada por
~C = (4, 40− 3, 40; 7, 50− 7, 50) = (1̂i + 0ĵ) (5)
⇒ ~EC = 14, 7N
C
î (6)
De forma semelhante para D e E temos, Para D−→ ED = 8, 1N/C.
~D = (3, 40− 2, 80; 12, 20− 12, 00) = (0, 6̂i + 0, 2ĵ) (7)
~ED = 8, 1
N
C
(0, 6̂i + 0, 2ĵ) (8)
1
Para o Ponto E temos,
~EE = 12, 2
N
C
(9)
~E = (12, 40− 11, 40; 11, 80− 12, 20) = (1̂i− 0, 4ĵ) (10)
~EE = 12, 2
N
C
(̂i− 0, 4ĵ) (11)
(02)b) Semelhante ao feito anteriormente,
~E = | − ∆V
∆l
mx| (12)
Sabemos que ∆l = 14, 5(±0, 05) · 10−2m, V = 5, 00(±0, 01)V
⇒ E = 34, 4N
C
(13)
E a direção será perpendicular as linhas equipotenciais indo da placa positiva
para a negativa,
⇒ ~E = 34, 4ĵ N
C
(14)
(03)a)O anel entre as placas paralelas é considerado um condutor que
possui elétrons livres em seu interior, que podem se mover rapidamente em
resposta ao campo externo. Assim, suas cargas tendem a ir para a superfície,
gerando um campo elétrico nulo no interior do anel. Consequentemente o
potencial dentro do anel será constante.
V (a)− V (b) = −
∫ a
b
~E~dl (15)
se
~E = 0,
⇒ V (a)− V (b) = 0 ∴ V (a) = V (b) (16)
(03)b) Como dito na 3a, o condutor possui cargas livres em seu interior,
que em resposta ao campo gerado pelas placas, tendem a se mover para a
superfície, deixando-a carregada.
(03)c)Por causa dessas cargas na superfície que geram um campo pró-
prio, as linhas de forças gerada pelo campo externo tendem a "desviar",
2
passando a ser curvas em volta do anel, bem como as linhas equipotenciais
terão o mesmo comportamento.
(01)a)(02)a)(03)c) Esboço do campo elétrico e das equipotenciais em
anexo. Anexo 1-Campo elétrico e equipotenciais do dipolo. Anexo 2-Campo
elétrico e equipotenciais das placas paralelas. Anexo 3-Campo elétrico e
equipotenciais para as placas paralelas com anel de metal. Anexo 4-Dados
obtidos experimentalmente.
Referências
(1)Eletricidade e Magnetismo-Projeto de Ensino de Física- Ester Avila Ma-
teus, Irineu Hibler, Luzia Weiller Daniel- Universidade Estadual de Ma-
ringá,2010.
(2)Nussenzveig, Herch Moysés-Curso de Física Básica 3-Eletromagnetismo-
2
a
edição-São Paulo: Blucher,2015.
3