Linhas e Superfícies Equipotenciais Entre Eletrodos Puntiformes

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UNIVERSIDADE SALVADOR
ENGENHARIA MECÂNICA
ADRIELE COSTA GALVÃO
ALLANA QUELLE PEREIRA DE JESUS
ANTÔNIO HENRIQUE
JOÃO PAULO
RODRIGO DA SILVA MERCÊS 
LINHAS E SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS ENTRE ELETRODOS PUNTIFORMES
RELATÓRIO FORMAL
SALVADOR
2017
ADRIELE COSTA GALVÃO
ALLANA QUELLE PEREIRA DE JESUS
ANTÔNIO HENRIQUE
JOÃO PAULO
RODRIGO DA SILVA MERCÊS
LINHAS E SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS ENTRE ELETRODOS PUNTIFORMES
Relatório entregue como requisito parcial de avaliação da disciplina Física – Eletricidade do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Salvador.
Prof. Dionicarlos Soares de Vasconcelos
SALVADOR
2017
INTRODUÇÃO
 Este relatório tem como fundamento a observação de linhas equipotenciais com o auxílio de equipamentos para a obtenção dos dados necessários para realizar o estudo do experimento. 
OBJETIVOS
 Fazer o mapeamento das linhas equipotenciais num campo elétrico e comparar a diferença de potencial em diferentes pontos do campo.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Campo elétrico
A força elétrica exercida por uma carga sobre outra é um exemplo de uma força de ação a distância. Uma carga produz um campo elétrico E em todos os pontos do espaço e este campo exerce a força na segunda carga. Portanto, é o campo E na posição da segunda partícula que exerce a força sobre ela e não a primeira carga (a qual está a certa distância). Variações no campo se propagam no espaço com a velocidade da luz, c. Logo se a carga for movida constantemente, a força que ela exerce na segunda carga a uma distância r não muda antes de um intervalo de tempo r/c.
Considerando uma carga teste q pequena, desprezando suas forças exercidas sobre outras. Portanto o campo elétrico em questão é definido como:
E = F/q; F – vetor força, E – campo elétrico, q – carga de teste.
No limite em que q se aproxima de zero.
O campo elétrico descreve a condição no espaço estabelecida pelo sistema de cargas puntiformes. Deslocando a carga de teste q de um ponto a outro, podemos determinar E para todos os pontos do espaço (exceto o ponto ocupado por uma carga q). O campo elétrico E é, portanto, uma função vetorial da posição. A força exercida em uma carga teste q em qualquer ponto está relacionada ao campo elétrico naquele ponto dado por:
F = q.E
O campo elétrico total é dado pelo somatório dos campos individuais.
Superfície equipotencial
Uma superfície na qual o potencial tem o mesmo valor em todos os pontos, chama-se superfície equipotencial.
Nenhum trabalho resultante é realizado pelas forças elétricas quando se move uma carga de teste de qualquer ponto sobre uma superfície equipotencial para outro ponto da mesma superfície uma vez que a variação de potencial é nula. Mesmo que o caminho saia da superfície, nenhum trabalho resultante é realizado desde que o caminho inicie e termine na mesma superfície equipotencial pois, o trabalho realizado em um campo conservativo não depende do caminho e sim das diferenças de potencial.
MATERIAIS NECESSÁRIOS
 
As linhas e superfícies equipotenciais entre eletrodos puntiformes
● 1 ponteira para tomada de dados;
● 1 cuba transparente;
● 2 eletrodos cilíndricos com ponto de conexão;
● 1 escala projetável;
● 1 conexão longa VM com pinos de pressão para derivação;
● 2 conexões PT médias com pinos de pressão para derivação;
● 1 conexão VM média com pinos de pressão para derivação;
● 1 conexão PT com pino de pressão e garra;
● 1 chave auxiliar;
● 2 fixadores horizontais periféricos.
As linhas e superfícies equipotenciais entre eletrodos planos paralelos
● 2 eletrodos planos com haste de contato e ponto de conexão.
A gaiola de Faraday
● 1 eletrodo em anel.
MÉTODO EXPERIMENTAL
 Pusemos a cuba sobre a escala projetável, a fim de se ter uma referência. Depois posicionamos os eletrodos cilíndricos equidistantes da linha central e depois derramamos a solução de cloreto de sódio na cuba. A partir daí, ligamos a fonte de alimentação ajustada em 2 V CC, conectando os cabos aos eletrodos através dos fios de ligações com um lado positivo e o outro negativo. Após isso, ligamos o multímetro e colocamos a ponteira entre os eletrodos. Fizemos um mapeamento para saber onde se encontra as superfícies equipotenciais, achamos 4 voltagens e mapeamos 6 pontos na escala projetável para cada uma. Anotamos no papel milimetrado e obtemos os seguintes pontos:
	VOLT
	PONTOS (X,Y)
	0,55 V
	(50,-120)
	(37,-92)
	(22,-85)
	(0,-74)
	(-30,-89)
	(-50,-120)
	0,75 V
	(90,-45)
	(55,-35)
	(30,-30)
	(-30,-30)
	(-60,-35)
	(-90,-39)
	1 V
	(90,5)
	(60,5)
	(30,5)
	(4,9)
	(-43,10)
	(-90,10)
	1,5 V
	(55,120)
	(50,102)
	(30,80)
	(0,70)
	(-30,81)
	(-50,120)
Para uma melhor visualização das linhas:
 Após ter feito as anotações, retiramos um eletrodo cilíndrico e adicionamos um paralelo no lugar, que devem ficar equidistantes da linha central. Com a fonte de alimentação ligada, colocamos o ponteiro do multímetro e o movemos lentamente a fim de observar as novas linhas equipotenciais. Dessa vez anotamos 3 voltagens e mapeamos 7 pontos para cada uma. Obtemos os seguintes pontos: 
	VOLT
	PONTOS (X,Y)
	0,35 V
	(60,-120)
	(50,-100)
	(30,-75)
	(0,-65)
	(-30,-70)
	(-60,-95)
	(-75,-120)
	0,9 V
	(90,15)
	(60,18)
	(30,20)
	(0,25)
	(-30,23)
	(-60,20)
	(-90,15)
	1,3 V
	(90,90)
	(60,95)
	(30,105)
	(0,107)
	(-30,108)
	(-60,106)
	(-90,100)
Para uma melhor visualização das linhas:
 Depois retiramos o eletrodo cilíndrico e pusemos um paralelo em seu lugar, restando apenas os dois eletrodos paralelos nas extremidades da cuba, em seguida, colocamos um eletrodo em anel no centro eletrodos paralelos. Colocamos a ponteira do multímetro ao redor do anel e a movemos. Anotamos 2 voltagens e mapeamos 8 pontos. Obtemos os seguintes pontos:
	VOLT
	PONTOS (X,Y)
	0,5 V
	(90,-10)
	(60,-20)
	(40,-30)
	(20,-40)
	(0,-35)
	(-40,-30)
	(-70,-30)
	(-90,-30)
	0,75 V
	(90,10)
	(60,10)
	(40,20)
	(20,25)
	(0,30)
	(-25,25)
	(-50,10)
	-90,10)
 
CONCLUSÃO
 Conclui-se que as linhas equipotenciais são perpendiculares às linhas de campo, e que, levando em consideração a escala projetável e a precisão do voltímetro que influenciam no valor final, os resultados experimentais são bastante semelhantes à teoria. Podemos definir superfícies equipotenciais com linhas de campo onde a diferença de potencial é igual. Também notou—se que o campo elétrico dentro de um anel é zero.
REFERÊNCIAS
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 8 ed. Rio de Janeiro, LTC, 2010. v.3.