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Campus: Santa Cruz
Disciplina: Física Experimental III Professor: Maurício Antolin Turma: 3098
SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS
Santa Cruz, Rio de Janeiro
Agosto/2016
1. Objetivo
Neste relatório será demonstrado um experimento para que se possa fazer a verificação de superfícies equipotenciais. Podemos denominar superfície equipotencial uma superfície que possui os pontos com o mesmo potencial elétrico. Com isso o experimento foi realizado com o objetivo de verificar a formação dessa superfície e obter sua análise gráfica.
2. Introdução
O campo elétrico é um campo vetorial que consiste em uma distribuição de vetores, um para cada ponto na região ao redor de um objeto carregado, tal como uma barra carregada.
Michael Faraday introduziu o conceito de campo elétrico no século XVII, imaginava o espaço ao redor de um corpo carregado sendo preenchido por linhas de força. Embora não tenha significado físico real, tais linhas fornecem um modo conveniente de se visualizar a configuração dos campos elétricos.
No eletromagnetismo clássico, o potencial elétrico em certo ponto no espaço, é o quociente entre energia potencial elétrica e a carga associada a um campo elétrico estático. É uma grandeza escalar, geralmente medida em volts. Também é relacionada com a capacidade de um corpo eletrizado realizar trabalho em relação a certo campo elétrico.
Considerando o campo no espaço, conclui-se que superfícies de mesmo potencial ou superfícies equipotenciais são planos perpendiculares à direção do campo, no caso de campo elétrico uniforme.
Denominamos superfície equipotencial a superfície cujos pontos estão ao mesmo potencial. O
teorema que relaciona linhas de força com superfícies equipotencial podem ser denominados
da seguinte forma; O vetor campo elétrico E é perpendicular a superfície equipotencial em cada ponto dela e, conseqüentemente, as linhas de força são perpendiculares as superfícies equipotenciais.
3. Material utilizado e montagem experimental
3.1 Material utilizado:
• Cuba de vidro;
• Voltímetro;
• Água da torneira (H2O) com sál;
• Fonte de tensão (4VC);
• Eletrodos;
• folha de papel quadriculado.
3.2 Montagem experimental:
Tinha-se sobre a bancada uma cuba de vidro com água e sal, e embaixo dela uma folha quadriculada com o plano cartesiano, marcados os pontos de -5 a 5 para o eixo x e y. Posicionou-se em dois pontos distintos, em -5 e +5 no eixo x, eletrodos puntuais. Com um voltímetro mediu-se os pontos onde o potencial apresentava o mesmo valor, após tomar nota dos pontos em outra folha também com o plano cartesiano foi possível construir através da união dos pontos as curvas equipotenciais.
4. Procedimento
Embaixo de uma cuba com água havia uma folha quadriculada com o plano cartesiano marcado os pontos de -5 a 5 para o eixo x e y. Primeiramente colocaram-se os eletrodos, um no ponto x=-5 e outro no ponto x=5, com o auxilio do voltímetro foi medido a diferença de potencial variando os pontos, como se pode observar na tabela-1. Em cada ponto encontrava- se a diferença de potencial no eixo x, após percorria-se o eixo y para localizar a mesma diferença de potencial, foi marcado todos os pontos encontrados em uma folha quadriculada juntando os pontos formou uma linha de mesmo potencial, figura 1. Porém quando se compara com a figura 2 (gráfico dos potenciais esperados), conclui-se que não é exatamente o que se encontrou, apesar de pequenos erros chegou-se próximo do esperado.
Ponto (x,y) Diferença de Potencial (VCC) Tabela 1 – Diferença de Potencial
Figura 1 – Gráfico dos Potenciais Encontrados
Figura 2 – Gráfico dos Potenciais Esperados
5. Resultados:
fig (A) fig (B)
A figura (a) esquematiza como foram colocadas as cargas na cuba, a figura (b) representa o campo elétrico esperado para o sistema montado ou seja a atração das cargas sendo o campo elétrico saindo da carga positiva em direção a carga negativa.
6. Conclusão
A partir do experimento da Cuba eletrolítica, observamos que a disposição das linhas de força depende do formato do eletrodo.
O experimento nos mostra que o as linhas equipotenciais são de forma esférica para eletrodos de forma cilíndrica, com o x e o y variando em todas as direções, e o campo elétrico produzido por esses eletrodos é radial ao eletrodo, aproximando-se do eletrodo negativamente carregado e afastando-se do eletrodo positivamente carregado.
Podemos notar que o potencial é constante em direção as placas, com x constante e y variando, e o campo elétrico produzido pelos eletrodos retangulares de alumínio é de forma linear, saindo da placa positivamente carregada na direção da placa negativamente carregada. Podemos observar uma má simetria nos resultados, devido a erros experimentais realizados pelo analista.
7. Bibliografia
1. HALLIDAY, R. W. - Fundamentos de Física - Eletromagnetismo, 4 ed. – Rio de Janeiro: LT- p.18 -19, 1996.
2. PAULI –Ronald Ulysses – Física 4 – Eletricidade e Magnetismo – Editora E.P.U p. 127,
1980.