Relatório de eletricidade e magnetismo LAB II

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
Campus Universitário da Região dos Vinhedos
Centro de Ciências Exatas, da Natureza e Tecnologia
SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS
Camila Favretto, Daniel Frare, Marcos B. Nichele, Paloma F. Enderle, Paulo R. Modelski e Victor R. Seabra
E-mails: cfavretto2@ucs.br, dfrare2@ucs.br, mbnichele@ucs.br, pfenderle@ucs.br, prmodelski@ucs.br e vrseabra@ucs.br.
Superfícies Equipotenciais
Superfícies Equipotenciais
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Camila Favretto, Daniel Frare, Marcos B. Nichele, Paloma F. Enderle, Paulo R. Modelski e Victor R. Seabra
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Eletricidade e Magnetismo - UCS
1 – INTRODUÇÃO
A presente prática foi realizada em laboratório da Universidade de Caxias do Sul com o intuito de mostrar sucintamente o conteúdo de superfícies equipotenciais, como se comportam quando se colocam placas condutoras em água e como interagem com as cargas, também será mostrado os resultados do laboratório que identifica a ação dessas linhas de campo equipotenciais e a influência da geometria dos eletrodos na distribuição de potenciais elétricos.
Será mostrada também uma análise feita quando se modificam as condições da água, colocando sal, e quando se coloca algum material condutor, prego ou isolantes, como borrachas, por exemplo.
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Para a execução do experimentou utilizou-se os conceitos de potencial elétrico, campo elétrico, linhas de força, superfície equipotencial e diferença de potencial.
O potencial elétrico é uma grandeza escalar (não possuem direção e sentido) que determina a capacidade dos corpos eletrizados de realizar trabalho, ou seja, se atraírem ou se repelirem, segundo as forças geradas pelas cargas num campo elétrico (grandeza vetorial, pois possui intensidade, direção e sentido) representado por linhas de força ou linhas de campo. O potencial elétrico mede o nível de energia potencial de um ponto de um campo elétrico, colocando-se uma carga de prova (q) resultando assim, na energia potencial adquirida por essa carga. Abaixo segue a equação do potencial elétrico:
Lembrando que V = potencial elétrico (Volts), k = Constante eletrostática que vale 8,99x109 Nm²/C², q = carga elétrica (Coulomb) e r = distância (metros).												O conceito de campo elétrico pode ser definido como: “um campo vetorial consistido em uma distribuição de vetores, um para cada ponto na região ao redor de um objeto carregado, tal como uma barra carregada.” (Halliday, 2006, p. 24). Abaixo encontram-se as equações utilizadas para calcular o campo elétrico:
 
Lembrando que E = campo elétrico (N/C) e F = força elétrica (Newton).
	As linhas de força são um conjunto de linhas imaginárias, dispostas de tal forma que a força que atua sobre uma carga de prova positiva em qualquer ponto do espaço é tangente à linha naquele ponto.
Pontos vizinhos que possuem o mesmo potencial elétrico formam uma superfície equipotencial, que pode ser uma superfície imaginária ou uma superfície real (Halliday, 2016, p.84). Superfície equipotencial é uma superfície cujos pontos têm todos o mesmo potencial.
	Tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial (DDP), é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em energia potencial elétrica por unidade de carga elétrica entre dois pontos (Volts). A diferença de potencial é igual ao trabalho que deve ser feito, por unidade de carga contra um campo elétrico para se movimentar uma carga qualquer. Uma diferença de potencial pode representar tanto uma fonte de energia, quanto pode representar energia "perdida" ou armazenada.
	
3 – METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Para a realização do experimento foram usados alguns objetos descritos a seguir:
1 Cuba de vidro de fundo plano;
1 Folha de escala;
1 Fonte de tensão;
1 Multímetro;
Água;
Eletrodos;
Ponteiras para leitura de potencial;
Fios de conexão (2 banana-banana e 2 banana-jacaré);
Sal;
Pregos;
Borrachas.
No início foi colocada a folha escala, centralizada, embaixo da cuba, onde foi colocada água. Dentro da cuba foi colocado paralelamente dois eletrodos retos, respeitando uma linha de escala para facilitar a medição e a marcação das linhas de campo. Após esse passo, a fonte de tensão foi ajustada para uma diferença de potencial de 10V. Usando os conectores banana-jacaré a fonte foi ligada junto a esses eletrodos.
Usando as ponteiras foram encontrados 3 dos pontos em que a diferença de potencial elétrico era de 2V, 3V, 5V, 7V e 9V, e todos esses pontos foram sendo marcados na folha de escala dada pelo professor na ficha de laboratório. Após encontradas essas medidas foram desenhadas as superfícies equipotenciais desses pontos e a orientação do campo elétrico.
Também foi verificado se a equação Vx – Va = E.X era verdadeira e feito o gráfico da função ddp.X.
Após troca-se os eletrodos para dois anéis e diâmetros diferentes e colocado o menor dentro do maior, ligou-se os conectores nos anéis e verificou-se todos os mesmos quesitos que foram analisados os mesmos pontos de tensão que foram analisados anteriormente, desenhado os pontos na ficha, encontrando as superfícies equipotenciais e a orientação do campo.
4 – RESULTADOS E ANÁLISES
	Com a realização desta prática em laboratório observou-se que os resultados obtidos são semelhantes aos vistos na teoria em sala de aula, em relação as magnitudes e direção dos campos elétricos. Isso se comprovou na análise dos contornos equipotenciais que se mantém de magnitude invariável em linhas paralelas ao campo e variante perpendicularmente aos campos que foram gerados pelos eletrodos.
Sendo assim é correto afirmar que quanto mais distantes estiverem as ponteiras de prova, desde que se respeite a perpendicularidade em relação ao campo, mais intenso será a medição da tensão, pois mais linhas de equipotencialidade estarão entre as ponteiras. Do contrário também se aplica, quanto mais perto uma ponteira da outra menos tensão entre os pontos será vista.
Além dos eletrodos retos e paralelos um em relação ao outro também verificamos as linhas equipotenciais de dois anéis carregados, quando estão colocados um no centro do outro, e fizemos as mesmas análises e chegamos as mesmas conclusões que anteriormente, isso comprava o fato de que as superfícies equipotenciais são vistas em qualquer forma geométrica dos eletrodos.
Vemos essas análises nas figuras a seguir:
 
Ao findar essas verificações, colocou-se no meio dos eletrodos paralelos, uma borracha e um prego, afim de verificar algum tipo de distúrbio ou modificação das linhas, mas não houve resultado, ou seja, as linhas de equipotencialidade não são influenciadas por objetos que estejam no caminho delas, sejam eles condutores ou isolantes. Também foi feito a experiência de tornar a água salgada, adicionando sal de cozinha. Foi verificado um aumento de intensidade das linhas dos campos pois a água salgada é condutora de eletricidade.
5 – CONCLUSÃO
Através de estudos e experimentos realizados, definimos superfícies equipotenciais como linhas de campo onde a diferença potencial é igual. Compreendemos que, de fato, as linhas da superfície equipotencial são perpendiculares ás linhas de campo, pois o trabalho realizado pelo campo elétrico é zero. Analisando a parte interna de um anel, o campo é nulo pois os elétrons livres do condutor se distribuem na superfície de tal forma que o campo elétrico no interior seja nulo
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
	[1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; E. WALKER, J. Fundamentos da Física. V. 3. 7.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2006.
	[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; E. WALKER, J. Fundamentos da Física. V. 3. 10.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2016.
	[3] MUNDO EDUCAÇÃO
	Disponível em: < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/linhas-forca.htm>. Acesso em: 29/05/2017.
	[4] E-FÍSICA
	Disponível em: < http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo/superficie_equipotencial/> Acesso em: 29/05/2017.
	[5] BRASIL ESCOLA
	Disponível em: < http://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-eletrica.htm>Acesso em: 29/05/2017. 
	AVALIAÇÃO DO RELATÓRIO
(Deixar esta tabela para a avaliação do professor)
	NOTA
	PADRONIZAÇÃO (formatação) – 20%
	
	INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA – 30%
	
	METODOLOGIA, RESULTADOS, ANÁLISESE CONCLUSÕES – 50%
	
	AVALIAÇÃO FINAL