Física Experimental 3 Experiência 3

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Prof .: Alexander Luz Sperandio 
 
 
 
Relatório 3 - Mapeamento do Campo Elétrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
Anderson Aparecido Souza RA 201301476048 
Bernardo Sousa Conceição RA 201202374174 
Eduardo Serafim da Silva RA 201607275384 
Rogério Adami RA 201403295451 
Camila Bouni 
 
 
São Paulo SP 
 
 
Física Experimental 3 
Experiência 3 
Mapeamento do Campo Elétrico através das linhas equipotenciais 
Mapeamento do Campo Elétrico através das linhas equipotenciais 
Cálculos para o Mapeamento do Campo Elétrico e medidas finais 
 
1. OBJETIVO 
 
 O objetivo é medira queda de tensão em diferentes pontos entre os resistores e comparar 
através de cálculos teóricos com resultados experimentais. 
 
2. INTRODUÇ ÃO 
 
 As Leis de Kirchhof f são em pregadas em circuitos elétricos m ais complexos, como por 
exemplos circuitos com mais de um a fonte de resistores estan do em série ou em paralelo. 
Para estuda-las vamos definir o que são Nós e Malhas: 
 
Nó: É um ponto onde três (ou m ais) condutores são ligados. 
 
Malha: É qualquer c aminho condutor fechado. 
 
3. TEORI A 
 
 As Leis de Kirchhof f foram criadas e desenvolvidas pelo físico alemão Gustav Robert Kirchhoff 
(1824 - 1887). Existem essencialmente duas Leis que Kirchhoff determinou: A Lei de Kirchhoff 
para Circuitos Elétricos e a Lei de Kirchhoff para Espectros copia. A primeira foi criada para 
resolver problemas de circuitos elétricos m ais complexos. Tais problemas podem ser 
encontrados em circuitos com mais de uma fonte de resistores estando tanto em série 
quanto paralelo. Para criar a Lei, Kirchhoff introduziu o conceito de nó (o u junção) e malha o 
que é extremamente importante para os entendimentos das L eis. Um a junção ou nó é um 
ponto no circuito que u ne dois ou m ais condutores. Já m alha, é qualquer caminho fechado 
de um condutor. 
Tais conceitos dividem a lei outras duas enunciadas com o: Lei dos Nós de Kirchhof f e Lei das 
Malhas de Kirchhoff. 
Primeira Lei de Kirchhoff ou Lei dos Nós. 
Está lei é chamada de Lei dos Nós, pois em um circuito elétrico é comum existir um ponto 
comum entre três ou mais condutores, este ponto é chamado de nó . 
 
 
 
 
A primeira Lei de Kirchhoff, afirma que a soma das intensidades das correntes que chegam a 
um nó é igual à soma das intensid ades das correntes que dele saem . 
 
É o que explica a figura acim a: (i1 = i2 + i3). 
 
Segunda Lei de Kirchhoff ou Lei das Malhas 
 
Esta lei é chamada d e Lei das Malhas, po is em um circuito elétrico é possível existir um 
conjunto de elementos de circuito que constitui um percurso fechado. Vejamos a ilustração 
abaixo: 
 
 
 Malha ABCD 
 
 
4. Linhas de Campo Elétrico entre dois Eletrodos Retos 
Objetivo: 
- Identificar e descrever o campo elétrico e as suas linhas de campo; 
- Medir a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um campo elétrico; 
- Traçar linhas equipotenciais em um campo elétrico uniforme. 
 
5. Lista de Materiais: 
- Uma fonte de alimentação DCC de tensão variável; 
- Uma cuba projetável com escala milimetrada; 
- Dois eletrodos reto-planos; 
- Uma chave liga-desliga; 
- Um multímetro; 
- Cinco conexões com pinos banana e jacaré; 
 
 
 
6. - Montagem Experimental: 
 
 
 
Figura 1 – Montagem experimental para medida de superfícies equipotenciais 
 
7. Procedimentos Experimentais e Perguntas: 
Monte a experiência conforme a figura 1, indicada acima. 
Derrame a solução de cloreto de sódio na cuba de forma cobrir os eletrodos (eletrodos) retos. 
 Efetue as conexões elétricas conforme indicado na figura 1. 
 Ligue a fonte de alimentação, no painel frontal e regule e tensão para o valor de 2,0 V. 
 
Execute os procedimentos a seguir, observe, tire suas conclusões e responda as seguintes 
perguntas: 
1- Coloque a ponteira entre o s eletrodos retos e procure o ponto onde o multímetro 
marcar 1,0 V. 
Localize, utilizando uma escala milimetrada a posição deste ponto em relação aos 
eletrodos. 
Procure mais cinco pontos onde o potencial é 1,0 V e marque na escala milimetrada. 
Interligue estes pontos. 
2- Procure o ponto onde o multímetro marcar 1,5 V. Localize, utilizando uma escala 
milimetrada, a posição deste ponto em relação aos eletrodos e ao ponto anterior (com 1,0 V 
de potencial). 
3- Veja se é possível localizar outros pontos com o mesmo valor de 1,5 V, lidos no 
multímetro. 
Desenhe, no papel milimetrado, os n ovos pontos com este valor, interligando-os. Diga 
qual é o tipo de linha formada e que direção ela possui em relação aos eletrodos retos. 
4- A partir destas observações, como você poderia definir uma superfície equipotencial de 
um campo elétrico? 
Uma superfície onde os pontos possuem potencial elétrico constante. 
5- Verifique se a profundidade com que a ponteira penetra no eletrólito altera a leitura da ddp. 
Não altera, pois, a superfície e equipotencial. 
6- Extrapole a situação imaginando os eletrodos, a cuba e a quantidade de solução com dois 
metros de altura. 
A leitura de ddp não seria alterada também. 
7- Neste caso, se tornássemos a localizar todos os pontos com 1 Volt, este s pontos gerariam o 
quê? 
Se localizarmos todos os pontos eles nos levariam a uma mesma situação de superfícies 
equipotenciais. 
 
 
 
 
 
8. - Tabela e/ou gráfico com os resultados da experiência 
 
 
 
 
 Coordenadas cilíndricas 
Medida Tensão (V/V) (x1,Y1) (x2,Y2) (x3,Y3) (x4,Y4) (x5,Y5) 
1º 11,1 1 5 0,25 8,25 0,75 7 1 4 0,75 2 
2º 9,8 2 5 1 9 1,25 8 1,75 4 1,5 3,5 
3º 8,6 3 5 2 7,5 1,75 8 2,5 3,75 2,25 3 
4º 7,4 4 5 3,75 6,5 3,25 7,25 4 3,75 3,75 3,25 
5º 6,85 5 5 5 6,5 4,75 7 4,75 4,5 4,5 3,75 
6º 5,75 6 5 6,25 6,5 6,5 9 6,25 4 6,75 3,5 
7º 5,1 7 5 7,5 6 9 8 7,2 3,75 8,5 2 
8º 4,5 8 5 8,75 6,5 9,25 7,25 8,5 3,75 8,75 3 
9º 3,7 9 5 10 7,5 9,25 6 9,25 3,75 9,5 3 
10º 2,55 10 5 10,5 7 11 8,5 11,25 4 11,75 3,5 
 
raio 1 raio 2 raio 3 raio 4 raio 5 
5,09901951 8,25378701 7,04006392 4,12310563 2,13600094 
5,38516481 9,05538514 8,09706737 4,3660623 3,80788655 
5,83095189 7,76208735 8,18916968 4,50693909 3,75 
6,40312424 7,50416551 7,94512429 5,48292805 4,96235831 
7,07106781 8,20060973 8,45946216 6,54312616 5,85768726 
7,81024968 9,0173444 11,1018017 7,42041104 7,60345316 
8,60232527 9,60468636 12,0415946 8,11803548 8,7321246 
9,43398113 10,9001147 11,7526593 9,29045209 9,25 
10,2956301 12,5 11,0255385 9,98123239 9,96242942 
11,1803399 12,6194295 13,9014388 11,9399539 12,2601998 
 
raio 1 raio 2 raio 3 raio 4 raio 5 
 
Desvio Padrão 
5,09901951 8,25378701 7,04006392 4,12310563 2,13600094 
 
2,40751035 
5,38516481 9,05538514 8,09706737 4,3660623 3,80788655 
 
2,317592539 
5,83095189 7,76208735 8,18916968 4,50693909 3,75 
 
1,950475411 
6,40312424 7,50416551 7,94512429 5,48292805 4,96235831 
 
1,274432206 
7,07106781 8,20060973 8,45946216 6,54312616 5,85768726 
 
1,099305768 
7,81024968 9,0173444 11,1018017 7,42041104 7,60345316 
 
1,536309883 
8,60232527 9,60468636 12,0415946 8,11803548 8,7321246 
 
1,560748461 
9,43398113 10,9001147 11,7526593 9,29045209 9,25 
 
1,139043326 
10,2956301 12,5 11,0255385 9,98123239 9,96242942 
 
1,067251203 
11,1803399 12,6194295 13,9014388 11,9399539 12,2601998 
 
1,002406984 
 
 
 
 
 
 Coordenadasparalelas 
Medida Medidas (V) (x1,Y1) (x2,Y2) (x3,Y3) (x4,Y4) (x5,Y5) 
1º 1,38 5 4 3,5 5,5 4,5 4,8 4,5 3,5 4,5 2,5 
2º 2,2 3 4 10 4,5 9,5 5 10 5 9 2,5 
3º 3,48 20 4 19 4,5 19 5 19 3,5 18 2,5 
4º 4,78 20 4 29 4,5 29 5 29 3,5 29 2,5 
5º 5,48 40 4 39 4,5 39 5 39,5 3,5 40 3 
6º 6,57 45 4 45 4,5 44,5 5 40 3,5 40 3 
7º 7,14 50 4 49 4,5 49 5 49,5 3,5 50 3 
8º 8,31 60 4 60 4,5 69,5 5 59,5 3,5 55 3 
9º 9,83 70 4 70 4,5 70 5 70 3,5 70 3 
10º 10,52 75 4 75 4,5 75 5 75 3,5 15 3 
 
Tabela 3.3 
-27,6 -39,4286 -30,6667 -30,6667 -30,6667 
-73,33333333 -22 -23,1579 -22 -24,4444 
-17,4 -18,3158 -18,3158 -18,3158 -19,3333 
-23,9 -16,4828 -16,4828 -16,4828 -16,4828 
-13,7 -14,0513 -14,0513 -13,8734 -13,7 
-14,6 -14,6 -14,764 -16,425 -16,425 
-14,28 -14,5714 -14,5714 -14,4242 -14,28 
-13,85 -13,85 -11,9568 -13,9664 -15,1091 
-14,04285714 -14,0429 -14,0429 -14,0429 -14,0429 
-14,02666667 -14,0267 -14,0267 -14,0267 -70,1333 
 
raio 1 raio 2 raio 3 raio 4 raio 5 
 
Desvio Padrão 
5 3,5 4,5 4,5 4,5 
 
0,547722558 
3 10 9,5 10 9 
 
2,99165506 
20 19 19 19 18 
 
0,707106781 
20 29 29 29 29 
 
4,024922359 
40 39 39 39,5 40 
 
0,5 
45 45 44,5 40 40 
 
2,655183609 
50 49 49 49,5 50 
 
0,5 
60 60 69,5 59,5 55 
 
5,298584717 
70 70 70 70 70 
 
0 
75 75 75 75 15 
 
26,83281573 
 
 
 
 
 
 
 
9. Comentários 
Neste experimento encontramos uma enorme dificuldade para encontrar os pontos pedidos 
nos procedimentos. Houve um péssimo dimensionamento na quantidade das substâncias que 
foram combinadas no recipiente. Só após a ajuda do professor conseguimos iniciar as 
anotações e medições dos valores solicitados no experimento. A quantidade de água não 
estava correta para que fosse gerada uma superfície equipotencial. 
Sanados os problemas, posicionamos a ponteira na superfície equipotencial criada no 
experimento, localizamos os pontos propostos, registramos os passos de cada ação e 
finalizamos organizando-os em tabelas dispostas no tópico 4 de nosso relatório. 
 
10. Conclusões 
 
Dentro do que foi proposto em laboratório e comparando com a teoria, pode - se dizer que o 
objetivo do experimento foi alcançado, podendo as sim verificar a queda de tensão em quatro 
pontos distintos da ligação mista dos resistores. Tais ligações tende a se parar o circuito em 
malhas simples, que facilitam a visualização e os cálculos das tensões e correntes. 
Observou-se, que através dos cálculos executados e dados obtidos, que as Leis de Kirchhoff 
se comprovam . Nota-se que houve um pequeno erro entre os valores práticos e teóricos, erro 
este que se encontra dentro dos parâmetros espera dos pela teoria . Entretanto esse erro 
pode ser justificado através de erros laboratoriais, com o por exemplo, mau contato das 
ligações do circuito, m á qualidade dos resistores entre outros fatores que podem agravar os 
resultados exatos. Dentre o gera l, essa pequena diferença de valores não alteram o objetivo 
e a comprovação desse relatório. 
Concluímos que uma superfície equipotencial consiste numa superfície onde todos os pontos 
de carga se encontram em um mesmo valor de potencial elétrico. Qualquer partícula que se 
desloque através dessa superfície não realiza trabalho, por conseguinte, não perde e nem 
ganha energia. Vimos também que as linhas de força são sempre perpendiculares a uma 
superfície equipotencial.