experimento5

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ - UNESA 
Curso de Bacharel em Engenharia Elétrica 
Discentes: 
 
 
 
Profº. D.Sc. Everton Maick R. Pessanha Valor: Nota: 
Disciplina: Física Experimental III - CCE0850 Data: 
Turma: 
 
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Profº. D.Sc. Everton Maick R. Pessanha - Física Experimental III 
Roteiro do Experimento 5 - Campo e Potencial Elétrico
1. Objetivo: 
 Observar o comportamento do campo elétrico a partir da determinação experimental de linhas equipotenciais 
em meios condutores líquidos. 
 Traçar as equipotenciais para uma dada distribuição de cargas, bem como as linhas de campo e calcular o 
campo elétrico. 
 
2. Material Utilizado: 
 Cuba eletrolítica (pirex), ≥ 7,0 cm de largura; 
 Multímetro digital; 
 Fios para ligações; 
 Fonte de tensão (0 – 9V – CC); 
 2 folhas de Papel milimetrado; 
 Solução de 10% NaCl; 
 Eletrodos retangulares, placa de cobre 7,0 cm; 
 
 Nesta experiência o aluno fará medidas com o multímetro usando somente o voltímetro. Sobre a bancada de 
cada grupo deve ter uma cuba de vidro ou acrílico contendo uma solução de NaCl (10%) e um par de eletrodos, placas 
retangulares de cobre. 
 
3. Procedimento Experimental: 
 
 A experiência consiste em aplicar-se uma diferença de potencial de 9,0 Volts entre dois eletrodos na forma de 
placas submersos em água com NaCl. A Figura 1 abaixo mostra a montagem do circuito para medidas de 
equipotenciais geradas por duas placas paralelas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Montagem do circuito. 
 
 O potencial elétrico distribui-se uniformemente entre as duas ponteiras. Mede-se o potencial de vários pontos 
do líquido em relação a um dos eletrodos, fazendo-se num papel milimetrado um mapeamento da região medida e, 
então desenha-se as superfícies equipotenciais. 
 Considere o potencial do eletrodo negativo como sendo nulo. O aluno deve obter a configuração do campo 
elétrico de duas placas metálicas planas, paralelas, com cargas iguais e de sinais contrários. 
 Para calcularmos o módulo de devemos somar vetorialmente às derivadas do potencial segundo as três 
direções. Este cálculo simplifica-se bastante sobre o eixo x, quando definido como a reta que une os dois eletrodos. 
 
3.1. Coloque os dois eletrodos nas posições y = +5 cm e y = -5 cm, observando o esquema da Figura 2. Mergulhe os 
dois eletrodos com uma distância de cerca de 5 cm um do outro. 
 
V 
9,0V 
Cuba 
 
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Profº. D.Sc. Everton Maick R. Pessanha - Física Experimental III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Circuito montado utilizando a cuba eletrolítica. 
 
 
3.2. Com a fonte de tensão (contínua) constante, aplicar aproximadamente 9,0 V entre os condutores colocados na 
cuba. 
 
3.3. Fixar a ponteira negativa do voltímetro no eletrodo negativo e, com a ponteira positiva (sempre na posição 
vertical), localizar na solução de 10% de NaCl pontos que tenham a mesma tensão (voltagem, potencial) em relação à 
ponteira fixa, considerada agora como o potencial de referência. 
 
3.4. Use uma folha de papel milimetrado por baixo da cuba para poder identificar os pontos característicos do espaço 
que serão mapeados. Assinale estes pontos em outro papel milimetrado e os una por uma linha tracejada de modo a 
visualizar a projeção da superfície equipotencial medida. Construa, desta forma, um conjunto de linhas equipotenciais. 
 
3.5. Efetue inicialmente o movimento da ponteira móvel para observar o comportamento da corrente em função da 
d.d.p. estabelecida entre as ponteiras. 
 
3.6. Com a ponteira solta do voltímetro, você vai medir os potenciais dentro da cuba contendo a solução eletrolítica. 
Considere: 
 
A1 - Superfície que passa pelo ponto (x,y) = (0,0) 
A2 - Superfície que passa pelo ponto (x,y) = (0,2) 
A3 - Superfície que passa pelo ponto (x,y) = (0,4) 
A4 - Superfície que passa pelo ponto (x,y) = (0,-2) 
A5 - Superfície que passa pelo ponto (x,y) = (0,-4) 
 
3.7. Determine as superfícies equipotenciais que passam pelos pontos acima indicados. Determine pelo menos cinco 
pontos para caracterizar uma superfície. Coloque os resultados na folha de dados e no caderno de laboratório. 
 
3.8. A partir do conjunto de linhas equipotenciais, trace as correspondentes linhas de força do campo elétrico. 
 
3.9. Para determinar o campo elétrico, respectivamente, nos pontos (0,0) e (2,-4), use a seguinte logística: 
 
 Coloque a ponta de prova no ponto considerado. 
 Ande meio centímetro para cada lado em torno do ponto na direção da coordenada “X” e anote o valor do 
potencial em cada uma das duas posições. 
 Com isto você terá condições de determinar ∆x e ∆V na direção X. 
 Repita o mesmo procedimento para o eixo “Y”. 
 Em outras palavras, encontre os valores dos potenciais nos seguintes pontos a seguir assinalados e coloque os 
resultados obtidos na folha de dados e no caderno de laboratório. (0.5,0), (-0.5,0), (0,0.5), (0,-0.5), (1.5,-4), 
(2.5,-4), (2.0,-0.5), (2.0,-3.5), (2.0,-4.5). 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Anotações dos dados: 
 
4.1. Medidas das superfícies equipotenciais para duas placas: 
 
A1. (x,y) = (0,0) V(I) = ________Volts; 
 
Quantidades 
de Medidas 
(x, y) V 
(V) 
x 
(m) 
1 (0.5,0.0) 
2 (-0.5,0.0) 
3 (0.0,0.5) 
4 (0.0,-0.5) 
5 (1.5,-4.0) 
6 (2.5,-4.0) 
7 (2.0,-0.5) 
8 (2.0,-3.5) 
9 (2.0,-4.5) 
A2. (x,y) = (0,2) V(I) = ________Volts; 
 
Quantidades 
de medidas 
(x, y) V 
(V) 
x 
 (m) 
1 (1,2) 
2 (2,2) 
3 (2,3) 
4 (2,4) 
5 (2,5) 
 
A3. (x,y) = (0,4) V(I) = ________Volts; 
 
Quantidades de 
Medidas 
(x, y) V 
(V) 
x 
(m) 
1 (1,4) 
2 (2,4) 
3 (3,4) 
4 (4,4) 
5 (5,4) 
 
A4. (x,y) = (0,-2) V(I) =________Volts; 
 
Quantidades de 
Medidas 
(x, y) V 
 (V) 
x 
(m) 
1 (-1,-2) 
2 (-2,-2) 
3 (-3,-2) 
4 (-4,-2) 
5 (-5,-2) 
 
A5. (x,y) = (0,-4) V(I) = _______Volts; 
 
Quantidades de 
Medidas 
(x, y) V (V) x (m) 
1 (-1,-4) 
2 (-2,-4) 
3 (-3,-4) 
4 (-4,-4) 
5 (-5,-4) 
 
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4.2. Medidas para determinar o Campo Elétrico: 
 
A1. 
Resultado Determinado Análise Estatística 
Nº. de 
Medidas 
∆V 
(V) 
∆x 
(m) 
 
(V/m) 
Valor 
Médio 
( m, 
V/m) 
Desvio 
padrão 
(σ, V/m) 
Coeficiente 
de 
variação 
(δ, %) 
Erro 
absoluto 
(ε, V/m) 
Erro 
relativo 
(εr, %) 
Nível de 
Confiança 
(V/m) 
1 
2 
3 
 
A2. 
Resultado Determinado Análise Estatística 
Nº. de 
Medidas 
∆V 
(V) 
∆x 
(m) 
 
(V/m) 
Valor 
Médio 
( m, 
V/m) 
Desvio 
padrão 
(σ, V/m) 
Coeficiente 
de 
variação 
(δ, %) 
Erro 
absoluto 
(ε, V/m) 
Erro 
relativo 
(εr, %) 
Vivel de 
Confiança 
(V/m) 
1 
2 
3 
 
A3. 
Resultado Determinado Análise Estatística 
Nº. de 
Medidas 
∆V 
(V) 
∆x 
(m) 
 
(V/m) 
Valor 
Médio 
( m, 
V/m) 
Desvio 
padrão 
(σ, V/m) 
Coeficiente 
de 
variação 
(δ, %) 
Erro 
absoluto 
(ε, V/m) 
Erro 
relativo 
(εr, %) 
Vivel de 
Confiança 
(V/m) 
1 
2 
3 
 
A4. 
Resultado Determinado Análise Estatística 
Nº. de 
Medidas 
∆V 
(V) 
∆x 
(m) 
 
(V/m) 
Valor 
Médio( m, 
V/m) 
Desvio 
padrão 
(σ, V/m) 
Coeficiente 
de 
variação 
(δ, %) 
Erro 
absoluto 
(ε, V/m) 
Erro 
relativo 
(εr, %) 
Vivel de 
Confiança 
(V/m) 
1 
2 
3 
 
A5. 
Resultado Determinado Análise Estatística 
Nº. de 
Medidas 
∆V 
(V) 
∆x 
(m) 
 
(V/m) 
Valor 
Médio 
( m, 
V/m) 
Desvio 
padrão 
(σ, V/m) 
Coeficiente 
de 
variação 
(δ, %) 
Erro 
absoluto 
(ε, V/m) 
Erro 
relativo 
(εr, %) 
Vivel de 
Confiança 
(V/m) 
1 
2 
3 
 
 
 
 
 
 
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Profº. D.Sc. Everton Maick R. Pessanha - Física Experimental III 
5. Análise dos Resultados: 
 
5.1. Esboce, em papel milimetrado e com todo rigor, as linhas equipotenciais e as linhas de campo, determinados no 
seu experimento e cole em seu caderno de laboratório. 
 
5.2. Esboce graficamente todos os valores de potencial em função do deslocamento, obtidos no experimento, e observe 
o seu comportamento. 
 
5.3. Que conjuntos de medidas são necessárias para determinar a intensidade do no ponto (+5,+5)? Faça estas 
medias e determine este valor. 
 
5.4. Determinar as componentes Ex e Ey nos pontos considerados. Faça a composição vetorial para determinar , em 
módulo, direção e sentido. 
 
5.5. A partir dos resultados do Campo Elétrico, obtido pela média de pelo menos três resultados de variação de 
potencial sobre a distância, o aluno poderá concluir qual o valor do campo elétrico determinado no experimento, 
considerando os valores das cinco regiões analisadas (A1, A2, A3, A4, A5). 
 
5.6. Como variou o potencial à medida que a ponteira do voltímetro se deslocou do polo positivo para o negativo? 
 
5.7. Como variou o potencial em linhas paralelas às placas de cobre? Qual o valor do potencial obtido no experimento 
para os eixos (0,0), (0,2), (0,4), (0,-2),(0,-4)? O que se pode concluir a partir dos potenciais obtidos nestes eixos? 
 
5.8. Suponha que ao fazer o esboço das linhas equipotenciais no papel milimetrado no seu experimento, tenha se 
chegado ao resultado da figura abaixo. A partir desta imagem responda os itens abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Trace as linhas de campo; 
b) Calcule o vetor campo elétrico (módulo direção e sentido) no ponto P indicado; 
c) Indique na figura o sinal e a forma da distribuição de carga. 
d) Em que região, A ou B, provavelmente se encontram as placas com os polos positivo e negativos? 
 
5.9. A figura a seguir representa quatro superfícies equipotenciais "cascas esféricas concêntricas", cada uma com um 
potencial V conhecido. Trace as linhas de campo (direção e sentido). Qual a melhor distribuição de carga representa 
essa configuração?