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DFQ-FEIS – Ano 2013 Licenciatura em Física - FIS 1105 - Laboratório de Física II
EXPERIMENTO IV
Campo Elétrico
Objetivos:
Estudar as configurações do campo elétrico e do potencial resultante de arranjos e formas de eletrodos.
Mapear as superfícies equipotenciais e calcular a diferença de potencial entre dois pontos.
Calcular a intensidade e direção do Campo elétrico
Introdução
Campo elétrico está associado a todo corpo eletrizado ou a uma carga elétrica. A presença de desse campo elétrico em determinados pontos do espaço, pode ser verificado colocando neste ponto uma carga q. Se uma força elétrica atuar sobre a carga, dizemos então que neste ponto existe um campo elétrico. Definimos campo elétrico num ponto como sendo o quociente entre a força F que atua sobre uma carga q colocada no ponto, pelo valor dessa carga. Assim,
 
Observa-se que o campo elétrico E é uma grandeza vetorial e tem a mesma orientação de F.
Linhas de forças
	O conceito de linha de força foi introduzido pelo físico inglês Michael Faraday (1791 – 18676) para facilitar a visualização da configuração de campo elétrico. As linhas de forças são linhas imaginarias que são traçadas de tal maneira que a direção do campo elétrico num dado ponto sobre a linha é dado pela reta tangente que passa pelo ponto.
	
Fig. 1.0 – A direção do campo elétrico em qualquer ponto é tangente à linha que passa por este ponto. O sentido é o mesmo da linha de força.
	Outra relação entre a linha de força e a de campo elétrico é que as linhas são desenhadas de tal maneira que o número de linha por unidade de área medida em um plano perpendicular as linhas são proporcionais a magnitude do campo 
. Assim, quando as linhas estão mais próximas a intensidade do campo é maior do que quando mais afastada. Na figura 2.0 temos as linhas de forças desenhadas para : a) carga negativa; b) duas cargas iguais de mesmo sinal; c) duas cargas iguais de sinais opostas
Fig.2.0 – Linhas de campo elétrico criadas por cargas elétricas.
Se imaginarmos a figura 4.2a em três dimensões, e se pegarmos uma moeda e fossemos aproximando da carga, verificaríamos que o número de “flechas” que passariam pela área superficial da moeda aumentaria, indicando que o campo elétrico aumenta a medida em que se aproxima da carga.
 Potencial elétrico
	A diferença de potencial Vf – VI entre dois pontos quaisquer i e f é dado por
Vf – Vi 
 ( 4.1 )
	No caso em que o campo elétrico é uniforme, como entre duas placas paralelas carregada com carga de sinais opostos, a diferença de potencial entre dois pontos i e f, separado por uma distância d, como mostra a figura 3.0 é dado por :
Vf – Vi = - E . d ( 4.2 )
Então
E = - 
 ( 4.3 )
Superfícies equipotenciais
	Superfície equipotencial em um campo elétrico é aquela em que o potencial elétrico tem o mesmo valor. Assim em qualquer ponto, a superfície equipotencial forma um ângulo reto com a direção do campo neste ponto. Isto pode ser visto na equação 4.1, onde a condição para que 
Vf – VI = 0
e que E tem que ser perpendicular ao deslocamento dl que nesse caso em questão o dl é deslocamento sobre a superfície equipotencial.
Fig. 4.4 - Superfícies equipotenciais de duas cargas de sinais opostos
Algumas considerações
Um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, as cargas elétricas estarão distribuídas em sua superfície e como conseqüência o campo elétrico será nulo em todo o ponto do seu interior, e em pontos da superfície deste condutor o vetor E será perpendicular a ela.
Todos os pontos da superfície ou interior de um condutor em equilíbrio eletrostático estão no mesmo potencial.
EXPERIMENTO IV
Campo Elétrico
Objetivos:
Estudar as configurações do campo elétrico e do potencial resultante de arranjos e formas de eletrodos.
Mapear as superfícies equipotenciais e calcular a diferença de potencial entre dois pontos.
Calcular a intensidade e direção do Campo elétrico
Procedimento Experimental.
Materiais utilizados:
Cuba de plástico, água de torneira, fonte de tensão continua, barras metálicas, anéis metálicos circulares com diâmetros variáveis, multímetro e papel milimetrado.
Fig.– Cuba eletrolítica com duas barras paralelas representando linhas de cargas
Procedimentos
Mapear os potenciais elétricos nas diferentes configurações. Para cada arranjo obtenha pelo menos 8 superfícies equipotenciais.
Barras Metálicas
Colocar a cuba de plástico sobre o papel milimetrado para que sirva como referência.
Colocar as duas barras metálicas paralelas no interior da cuba a 15 cm entre si. Tome cuidado para que as barras fiquem simétricas.
Conectar os terminais de tensão nas barras.
Com o multímetro no modo voltímetro, conectar um dos terminais em uma das barras, deixando o outro livre para medir o potencial entre os dois eletrodos ver figura 4.5.
Preencher a cuba com água até a metade da altura dos eletrodos.
Conecte a fonte de tensão nos eletrodos e com o multímetro localize os pontos onde o potencial elétrico é o mesmo. Tendo como referência a folha de papel milimetrado debaixo da cuba, marque cada ponto em um outro papel milimetrado.
Verifique se há variação do potencial elétrico em função da posição atrás das barras
Anéis Metálicos 
Siga o mesmo procedimento anterior só que agora utilizando os dois anéis metálicos de mesmo diâmetro colocando-os com 15 cm de separação entre seus centros.
Meça o valor do potencial dentro dos anéis para vários pontos. Faça comentário sobre o campo elétrico dentro dos anéis.
Anéis Metálicos Concêntricos 
Repita o mesmo procedimento usando agora os dois anéis de diferentes diâmetros dispostos concentricamente.
Meça o potencial fora do anel maior e faça comentários sobre o campo elétrico.
Anel e Barra metálica
Repita o mesmo procedimento desta vez utilizando o anel metálico distante 15 cm da barra metálica.
Linhas de força
Para cada arranjo citado acima, desenhe pelo menos 8 linhas de força. Não esqueçam que elas são sempre perpendiculares as linhas equipotenciais.
Questionario.
1.- Calcule o trabalho realizado para levar uma unidade eletrostática de carga de um eletrodo ao outro.
2.- Porque é útil introduzir o conceito de campo elétrico?.
3.- Porque se introduze o conceito de potencial elétrico? 
Prof. Responsável: Victor Ciro Solano Reynoso 
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