fisica campo relatorio

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
ENGENHARIA DE PETRÓLEO
ARTHUR SANTOS BISSOLI
LEONARDO BARROS NEPOMOCENO
CUBA ELETROSTÁTICA: CARGA, CAMPO E POTENCIAIS ELÉTRICOS.
São Mateus
2017
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
ASPECTOS TEÓRICOS
MATERIAIS E MÉTODOS
 Campo uniforme
 Medida de potencial com simetria circular
Medida do potencial entre um eletrodo “pontual” e uma distribuição retilínea de cargas
RESULTADOS E DISCUSSÕES
CONCLUSÃO
INTRODUÇÃO
Um campo é uma região do espaço onde alguma grandeza tem um valor definido em todos os pontos. Como exemplo utilizamos do campo gravitacional da Terra que faz com que a toda distancia r do raio da Terrestre esteja associada uma determinada aceleração da gravidade g. também na meteorologia , dados como temperatura e pressão num determinado dia e região. Como tanto pressão quanto temperatura são grandezas escalares este campo é um campo escalar.
No caso de campos elétricos, ligado á grandezas vetoriais, os conceitos de linhas de força e superfícies são introduzidos de forma a representar qualitativamente e quantitativamente em uma configuração a de cargas elétricas. A tangente a uma linha de força deve ser a direção do campo em ação, e o módulo do mesmo dado pelas linhas de força de linhas de força que atravessam perpendicularmente uma unidade de área. Uma superfície equipotencial é um lugar geométrico de pontos no espaço submetido a um mesmo potencial. 
Como será descrito nesse experimento utilizando da cuba eletrostática pode-se traçar linhas de força a partir de linhas equipotenciais conhecidas, uma vez que o campo é sempre perpendicular a elas. 
	
ASPECTOS TEÓRICOS
Para fins de estudo do campo elétrico e superfícies equipotenciais, suponhamos uma partícula carregada positivamente carregada no vácuo interagindo a uma outra carga positiva, para assim avaliar as relações existentes. A grandeza mais facilmente mensurável neste caso é a força de interação que sabemos ser proporcional às cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação e na direção do vetor que une as duas cargas, isto é:
	(1)
Podemos então descrever a partícula por um conceito que está diretamente ligado ao de força elétrica é o de campo elétrico, operacionalmente define-se o campo elétrico como,
	(2)
Podemos então descrever que a força elétrica F como o campo elétrico gerado pela partícula multiplicada por uma outra carga q.
	(3)
Fazendo agora uma analise do trabalho W a ser feito por essa força elétrica, podemos definir uma função escalar, mais simples de ser estudada que os vetores força e campo elétrico, chamada de energia potencial.
		(4)
Onde para um ponto muito distante da carga geradora do campo, U=0. Além de que podemos definir agora a energia potencial por unidade de carga:
						(5)
Figura 1. Potencial elétrico em um campo uniforme.
De acordo com a figura acima podemos verificar que o potencial elétrico decresce com o sentido das linhas de força, então VA > VB
.
Chamamos uma superfície de equipotencial quando, numa região de campo elétrico, todos os seus pontos apresentam o mesmo potencial, ou seja:
 		(6)
Para tal experimento, no entanto, não serão utilizados cargas puntiformes, e sim eletrodos carregados em uma solução aquosa, onde pela dissipação do potencial elétrico por essa é possível detectar as linhas equipotenciais do campo elétrico.
Figura 2. Configuração de superfícies equipotenciais (Linhas em azul) e linhas de campo elétrico (setas sobre as linhas tracejadas), para um eletrodo pontual e uma distribuição retilínea e uniforme de cargas.
MATERIAIS E MÉTODOS
O presente experimento consiste de três partes, em que cada uma delas a configuração dos eletrodos na cuba é distinta. 
Para a realização deste são necessários.
Cuba de vidro retangular
Papel milimetrado
Eletrodos em formas de barra, circular e em L.
Multímetro
Bateria
Parte 1. Campo uniforme.
Nessa etapa, inicialmente é posicionado uma folha de papel milimetrado abaixo da cuba, em seguida enche-se a cuba com agua(agua de torneira). São conectados os eletrodos retilíneos em paralelo na cuba, afastados de 5 cm, conforme a Figura abaixo, fazendo com que os eletrodos estejam paralelo. Os terminais dos eletrodos são conectados aos terminais da fonte de tensão. Em uma segunda folha de papel milimetrato é desenhado um esquema equivalente a da montagem na cuba.
Feito isso, é conectado um multímetro, regulado na medida de voltagem adequada, ao eletrodo positivo. Seguida com a bateria ligada em 3 volts, com o voltímetro mede-se a ddp entre os terminais, registrando este valor . São aferidas as medidas de voltagem da região entre os eletrodos. São anotados de cinco a seis pontos no esquema desenhado que possuem mesmo valor medido de voltagem, demarcando assim uma linha equipotencial de. São feitas quatro demarcações de linhas equipotenciais.
Figura 3. Esquema Montagem experimental para dois eletrodos retilíneos
Parte 2 - Medida de potencial com simetria circular .
 Agora dois eletrodos, sendo um pontual (em forma de L, que fará o papel de uma carga pontual) e outro em forma de círculo. O eletrodo pontua deve estar no centro do eletrodo circular, como no esquema da Figura 4. Da mesma forma que da primeira etapa, é ligada a bateria em 3 volts e , medido a ddp entre os terminais e mapeados as superfícies equipotenciais desta configuração. São demarcadas também quatro linhas equipotenciais.
Figura 4. Montagem experimental para um eletrodo pontual.
Parte 3 - Medida do potencial entre um eletrodo “pontual” e uma distribuição retilínea de cargas
Dessa vez são utilizados dois eletrodos, em forma de L e retilíneo, de tal forma que um deles toque com uma das pontas sobre a cuba e o outro toque com a extensão maior do corpo sobre a cuba. Deve se manter 5 cm de distância entre os eletrodos como esquematizado na Figura 5. Igualmente as primeiras etapas são mapeadas as curvas equipotenciais desta configuração, isso depois de serem anotados a ddp entre os terminais e ajustado a voltagem da bateria em 4,5 volts. No mapeamento das equipotenciais, observa-se que estas começam a se separar, sendo que a distância de 1 cm só é permitida na linha central dos eletrodos
Figura 5.– Montagem experimental para um eletrodo pontual