TRAÇADO DE SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS E ANÁLISE DO CAMPO ELÉTRICO

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TRAÇADO DE SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS E ANÁLISE DO CAMPO ELÉTRICO
Introdução Teórica
Uma propriedade do campo elétrico é ele ser um campo conservativo. A força elétrica é simplesmente o campo multiplicado por uma constante e também é conservativa. É conhecido da mecânica que as forças conservativas são muito mais simples de se analisar, porque o trabalho que elas realizam depende apenas dos pontos inicial e final, e não da trajetória. Isso permite definir uma função escalar, chamada energia potencial, de tal forma que, se apenas a força conservativa atuar, a soma da energia cinética com a energia potencial permanece constante.
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Da mesma maneira que a força é diretamente proporcional à carga elétrica, a energia potencial também é proporcional à carga. Logo, podemos definir a energia potencial por unidade de carga, que é chamado de potencial elétrico:
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Uma superfície escolhida de modo a que todos os pontos tenham o mesmo potencial é chamada superfície equipotencial. Uma linha de tal superfície é conhecida como linha equipotencial. Superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de força. Com efeito, o trabalho da força eletrostática é definido como o produto escalar da força pelo deslocamento. Logo, o deslocamento de uma carga teste numa superfície equipotencial não envolve trabalho. Portanto, o campo elétrico é sempre perpendicular às equipotenciais. Se em um sistema eletrostático as linhas equipotenciais podem ser desenhadas, as linhas de força podem ser imediatamente construídas, uma vez que elas são perpendiculares às linhas equipotenciais. 
Parte experimental
Objetivo
Compreender e aplicar conceitos relativos ao potencial elétrico; interpretar graficamente linhas de força e linhas equipotenciais em campo elétricos; identificar o caráter relativo do potencial elétrico.
Materiais Necessários 
Cuba de fundo transparente, duas placas de alumínio, fonte regulada de tensão DC, voltímetro, papel milimetrado, anel metálico.
Procedimentos
Apoiamos a cuba de transparente na bancada, com o papel milimetrado posicionado abaixo dela, a fim de se ter uma referencia. Depois colocamos as placas paralelas, uma em cada extremidade e depois colocamos 400 ml de água com o cloreto de sódio na cuba transparente. A partir daí, posicionamos as conexões elétricas conforme o indicado, ligamos a fonte de alimentação e regulamos a tensão para o valor de 10,0 V. 
Colocamos a ponteira entre os eletrodos retos, e procuramos ponto onde o multímetro teria que marcar 5,0 V. Localizamos, utilizando uma escala milimetrada a posição deste ponto em relação aos eletrodos. Procuramos e marcamos mais 4 pontos onde o potencial era de 5,0 V e marcamos na escala milimetrada.
Repetimos o mesmo procedimento anterior, identificando a mesma quantidade de pontos, que se encontrem em 2V, 4V, 6V e 8V. A configuração encontra-se na folha milímetrada no final do relatório.
Suponhamos que VA e VB são os potenciais elétricos em pontos A e B, a relação matemática estabelecida pela diferença de potencial e a distancia existentes entre esses dois pontos (ΔVAB) com o módulo de vetor campo elétrico (E) correspondente é:
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Ou simplesmente, para dois pontos quaisquer de um campo elétrico uniforme:
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Essas duas expressões dão origem a outra unidade do vetor campo elétrico. Como o módulo do vetor campo elétrico pode ser expresso em volt/metro (V/m).
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