Relatorio fisica5

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Introdução
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.
Desenvolvimento Teórico
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, consequentemente, as linhas de força são perpendiculares às superfícies equipotenciais. (HALLIDAY, 1996).
Quando estas superfícies são representadas em corte, em um plano, tem a forma de linhas. As equipotenciais, num campo elétrico criado por uma partícula eletrizada e isolada, são circunferências (no plano) ou superfícies esféricas (no espaço). Esta configuração deriva da própria expressão do potencial:
Tendo k e Q valores fixos, para distancias d iguais temos o mesmo potencial V. As equipotenciais (linhas ou superfícies) são perpendiculares às linhas de força. O vetor de campo elétrico é sempre tangente às linhas de força, com sentido coincidindo com a orientação da linha. Assim quando temos uma superfície equipotencial, em cada ponto desta superfície tanto a linha de força como do vetor campo elétrico são perpendiculares a ela.
Num campo elétrico uniforme, as equipotenciais são retas (no plano) ou superfícies planas (no espaço), também perpendiculares às linhas de força.
Materiais Necessários
01 conjunto básico para identificação, por traçado de superfícies equipotenciais, composto por:
01 cuba com escala;
01 conexão de fio com pinos banana;
01 ponteira para tomada de dados;
02 eletrodos retos;
01 eletrodo em anel;
02 eletrodos cilíndricos;
01 escala projetável.
04 conexões de fios com pino banana e garra jacaré;
01 fonte de alimentação com tensão de saída entre 0V CC e 20V CC;
01 multímetro ajustado para voltímetro na escala de 20V CC;
01 chave liga-desliga;
02 colheres de sopa de sal;
01 copo de Becker com 250 ml de água.
Pré Requisitos
O que se entende, em Física, por campo elétrico? Por que dizemos que o campo elétrico é conservativo?
Um campo elétrico é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas, ou por sistemas delas. Cargas elétricas colocadas num campo elétrico estão sujeitas à ação de forças elétricas, de atração e repulsão.
O campo elétrico é considerado conservativo, pois existe um potencial associado a cada ponto do campo, ou a existência de superfícies equipotenciais, de tal maneira que o trabalho que deve ser realizado para deslocar um corpo de prova entre dois pontos do campo depende exclusivamente da posição relativa entre esses dois pontos.
Num campo conservativo esse deslocamento não altera a energia mecânica do corpo que se desloca. O trabalho realizado sobre ele entre os dois pontos do campo é igual à variação da energia potencial entre os pontos.
O que se entende, em Física, por linhas de força de um campo elétrico?
Linha de força é a linha curva, imaginária, cuja tangente dá a direção do campo elétrico num dado ponto.
Cite três propriedades das linhas de força de um campo elétrico.
A carga de prova positiva encontra-se em movimento dentro de um campo elétrico. A partir da trajetória dessas cargas, traçam-se linhas que são denominadas linhas de força, que têm as seguintes propriedades:
Saem de cargas positivas e chegam às cargas negativas;
As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico;
Duas linhas de força nunca se cruzam;
A intensidade do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas de força.
Na figura1, se encontram representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico.
Figura 1
Assinale, na figura1, a região onde o campo elétrico é mais intenso.
Desenhe a orientação do vetor campo elétrico E nos pontos assinalados de P1 a P5
Caso abandonássemos uma carga no interior desse campo, comente a possível trajetória que a mesma possuiria se:
A carga de prova fosse positiva
A carga se desviaria do campo
A carga de prova fosse negativa
A carga atravessaria o campo
Montagem
Coloque 250 ml de água no copo de Becker. Meça duas colheres (de sopa) de sal de cozinha, adicione a água e agite a solução 30 segundos. Aguarde a dissolução do sal. Caso não ocorra a dissolução completa do sal, coe a solução.
Coloque a escala e sobre ela a cuba. 
Derrame a solução de cloreto na cuba acrílica de forma cobrir os eletrodos retos.
Execute a montagem, conforme a figura2, utilizando os eletrodos retos e efetuando as conexões elétricas através de garras jacaré nos parafusos de contato elétrico. Verifique se os eletrodos retos se encontram paralelos.
 Figura 
2
Atividade Laboratorial
Ligue a fonte de alimentação ajustando-a para 20V CC.
Coloque a ponteira entre os eletrodos retos e, movendo-a lentamente, localize um ponto que se encontre a 1V.
Verifique as coordenadas no ponto P1 escolhido e o grafique na Escala1. (Em Anexo).
Refaça estas operações para mais cinco pontos, que devem ser assinalados de P2 a P6 na Escala 1. (em Anexo).
Segundo suas observações você acha que seria possível localizar outros pontos com essa mesma d.d.p.?
Sim, estariam perpendiculares as linhas de campo.
Com base em suas observações e o auxilio dos seis pontos gráficos, procure reproduzir (na Escala1) os eletrodos utilizados e a figura observada. 
Verifique se a profundidade com que a ponteira penetra no eletrólito altera a leitura da d.d.p.
Extrapole a situação imaginando os eletrodos, a cuba e a quantidade de solução com dois metros de altura, neste caso, se tornássemos a localizar todos os pontos com 1 Volt, estes pontos gerariam o que?
Gerariam a mesma voltagem, pois independe da profundidade da solução os pontos naquele local teriam a mesma d.d.p.
Todos os pontos desta superfície se encontram a 1 Volt em relação a um referencial (eletrodo onde se encontra a outra ponteira do voltímetro) você acha que existe uma diferença de potencial entre dois pontos quaisquer contidos na superfície observada? Justifique a sua resposta.
Existe, pois colocamos a ponteira em qualquer outro ponto desde que não sejam perpendiculares as linhas de força.
Como você diria que se encontram os pontos gerados na superfície observada, em relação ao potencial que possuem.
Os pontos se encontram perpendiculares às linhas de força
Mapeie uma superfície equipotencial de 1,5 Volts sobre a escala projetável e reproduza os pontos obtidos na Escala1. (em Anexo).
Repita o procedimento para uma superfície equipotencial de 1,8 Volts. (em Anexo).
Localize dois pontos arbitrários A e B sobre uma das superfícies equipotenciais gráficas na Escala1. (em Anexo).
Trace uma linha de força, passando por cada ponto assinalado, observando as propriedadesdas mesmas. (em Anexo).
Localize, segundo as propriedades das linhas de força, a possível orientação do vetor campo elétrico nos pontos A e B. (em Anexo).
Coloque o eletrodo em anel entre os dois eletrodos retos e observe o comportamento das superfícies equipotenciais interas ao anel. Justifique o observado
O potencial se mantém praticamente constante 1,58; o campo elétrico no interior do anel deve ser nulo, uma vez que o gradiente do potencial também o é.
Troque os eletrodos retos pelos dois cilíndricos
Procure reproduzir (na Escala2) os eletrodos utilizados e o comportamento das superfícies equipotenciais observadas (em Anexo).
Localize, arbitrariamente, dói pontos C e D sobre uma das superfícies equipotenciais do seu gráfico. (em Anexo).
Trace uma linha de força, passando por cada um dos pontos assinalados. (em Anexo).
Localize a orientação do vetor campo elétrico nos pontos C e D. (em Anexo).
Observe o seu mapeamento e tire conclusões.
As linhas ficam perpendiculares à superfície equipotencial
Consultando seus apontamentos e respostas anteriores, procure responder as seguintes questões:
Como se comporta o modulo do campo elétrico em diferentes pontos de uma mesma superfície equipotencial?
Mantém-se o mesmo
Como denominamos um campo elétrico com as características do obtido entre os eletrodos retos (placas paralelas), nas regiões afastadas das bordas? 
Na mesma linha se comporta uniformemente
Conclusão
Podemos definir superfícies equipotenciais como linhas de campo onde a diferença potencial é igual. Com relação aos valores apresentados podemos notar a grande semelhança entre o experimento e o resultado esperado, isso levando em consideração a precisão do voltímetro e da escala quadriculada utilizada além da solução na cuba de vidro que influenciam bastante no valor final. Notamos que quanto mais próximo do ponto x=0, mais perpendiculares às linhas ficava comprovando assim a teoria.
Referências Bibliográficas
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.