Relatório 2 de FísicaII 2

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Configurações de Campos Elétricos
Prof Marcos Pradella Turma PP – Betina Martins (161191)
FIS01182 – Física II-C – Departamento de Física
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
e-mail: marcos.pradella@gmail.com
Resumo. O objetivo deste experimento é permitir que o aluno entenda, na prática, o que é uma superfície equipotencial. Obter a configuração das linhas de força de um E a partir das correspondentes superfícies equipotenciais. Concluir que no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático o potencial elétrico é constante e o campo elétrico é nulo. Concluir que a superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático é uma superfície equipotencial.
Palavras chave: superfície equipotencial, linhas de força, potencial elétrico, equilíbrio eletrostático.
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Introdução
Neste experimento de laboratório iremos conhecer na prática superfícies equipotenciais e a partir delas vamos obter a configuração de força de um campo elétrico. Utilizando um cilindro de cobre iremos observar que no seu interior o potencial elétrico é constante e o E é nulo.
 
Equipamentos Utilizados
Para este experimento iremos utilizar uma cuba com água, uma fonte de tensão, um multímetro, placas metálicas, um cilindro metálico, conectores.
 O multiteste (ou multímetro) é um aparelho que permite medir diferentes grandezas elétricas, geralmente corrente (contínua), voltagem (contínua e alternada) e resistência elétrica. A posição da chave seletora (em alguns modelos localizada no centro do aparelho e rotativa) identifica que tipo de medida será efetuada. A posição é identificada pela unidade da medida indicada; tensões contínuas (DC-V), tensões alternadas (AC-V), correntes contínuas e resistências elétricas (Ω) em diferentes escalas. Neste experimento utilizamos o multiteste na configuração voltagem contínua.
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Procedimento Experimental
Atividade 1: Obter a configuração do campo elétrico de um dipolo elétrico colocado numa cuba com água.
Esquema do experimento 1 – Dipolos Elétricos
 Para realizarmos a atividade tivemos que montar um sistema como o da figura acima, usando uma cuba com água com um papel milimetrado abaixo colocamos duas placas metálicas afastadas 10 cm. A placa com carga positiva era a de cima e estava na coordenada (0;5) do papel, a placa com carga negativa estava na coordenada (0;-5) do papel. Com a fonte de tensão (contínua) constante, aplicamos uma ddp de aproximadamente 10 V entre os condutores colocados na cuba. Depois disso fixamos a ponteira negativa do voltímetro no eletrodo negativo e, com a ponteira positiva (sempre na posição vertical), localizamos na água pontos com a mesma tensão (voltagem, potencial) em relação à ponteira fixa, considerada como o potencial de referência. Assinalamos os pontos que anotamos, no papel milimetrado e os unimos por uma linha tracejada de modo a podermos visualizar a projeção da superfície equipotencial medida. Construímos, desta forma, um conjunto de “linhas” equipotenciais. A partir do conjunto de equipotenciais, traçamos as correspondentes linhas de força do campo elétrico criado. Segue abaixo o traçado com as visualizações. 
Atividade 2: Obter a configuração do campo elétrico para duas placas metálicas planas, paralelas, com cargas iguais e de sinais contrários.
Esquema do experimento 2 – Placas Paralelas
Para realizarmos a atividade tivemos que montar um sistema como o anterior, usando uma cuba com água com um papel milimetrado abaixo, colocamos duas placas paralelas afastadas 7,5 cm. A placa com carga positiva era a de cima e estava na coordenada (0;3,75) do papel, a placa com carga negativa estava na coordenada (0;-3,75) do papel. Com a fonte de tensão (contínua) constante, aplicamos uma ddp de aproximadamente 10 V entre os condutores colocados na cuba. Depois disso fixamos a ponteira negativa do voltímetro no eletrodo negativo e, com a ponteira positiva (sempre na posição vertical), localizamos na água pontos com a mesma tensão (voltagem, potencial) em relação à ponteira fixa, considerada como o potencial de referência. Assinalamos os pontos que anotamos, no papel milimetrado e os unimos por uma linha tracejada de modo a podermos visualizar a projeção da superfície equipotencial medida. Construímos, desta forma, um conjunto de “linhas” equipotenciais. A partir do conjunto de equipotenciais, traçamos as correspondentes linhas de força do campo elétrico criado. Segue abaixo o traçado com as visualizações. 
Atividade 3: Obter a configuração do campo elétrico para um cilindro metálico colocado no centro da região entre as placas do item anterior.
Esquema do experimento 3 – Cilindro entre Placas
Para realizarmos a atividade tivemos que montar um sistema igual ao anterior somente acrescentando um cilindro de cobre entre as placas. A placa com carga positiva era a de cima e estava na coordenada (0;3,75) do papel, a placa com carga negativa estava na coordenada (0;-3,75) do papel e o cilindro estava bem no centro delas. Com a fonte de tensão (contínua) constante, aplicamos uma ddp de aproximadamente 10 V entre os condutores colocados na cuba. Depois disso fixamos a ponteira negativa do voltímetro no eletrodo negativo e, com a ponteira positiva (sempre na posição vertical), localizamos na água pontos dentro do cilindro com a mesma tensão (voltagem, potencial) em relação à ponteira fixa, considerada como o potencial de referência. Notamos que dentro do cilindro o potencial é quase o mesmo em todas as áreas. Construímos, desta forma, um conjunto de “linhas” equipotenciais. A partir do conjunto de equipotenciais, traçamos as correspondentes linhas de força do campo elétrico criado. Segue abaixo o traçado com as visualizações. 
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Resultados e Discussão
Podemos perceber que o potencial na superfície do cilindro é basicamente o mesmo que no seu interior, com algumas perdas, levando em consideração os equipamentos utilizados. Quando o cilindro é submetido a diferença de potencial imposta pelas placas paralelas suas cargas livres se reorganizam em sua superfície, formando uma nova configuração e formam-se pequenas bolhas no lado negativo das placas e do cilindro. O campo elétrico no interior do cilindro é zero. 
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Conclusão
Com este laboratório podemos conhecer um pouco mais a configuração das linhas equipotenciais e linhas de campo elétrico. Como as cargas de movimentam através de uma superfície e como cada tipo de sistema utilizado e cada tipo de material podem alterar essas configurações.
Referências
 [1] pt.Wikipedia.org 
[2] Atividade de Laboratório 1. Instrumentos de Medida em Eletricidade.
Crédito - Este texto foi adaptado do modelo de relatório usado em http://fisica.ufpr.br/LE/.
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