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Eletrização e Mapeamento de Superfícies Equipotenciais
Aline Werner – Turma 315_10
Laboratório de Física III – Departamento de Física
Universidade Federal de Santa Maria
e-mail: alinew10@gmail.com 
 
Resumo. Este experimento tem como objetivo estudar os processos de eletrização, ou seja, as formas pelas quais um corpo adquire carga elétrica, e observar o comportamento do campo formado por cargas elétricas a partir do mapeamento de superfícies equipotenciais, ou seja, superfícies nas quais o potencial elétrico é o mesmo.
Palavras chave: eletrização, carga elétrica, campo elétrico, equipotencial
Introdução
Este trabalho tem como objetivo descrever as atividades realizadas em aula experimental de Física III a respeito dos processos de eletrização e do mapeamento de superfícies equipotenciais.
A eletrização é o processo pelo qual um corpo deixa de estar eletricamente neutro através da perda ou ganho de elétrons. Dessa forma, o corpo passa a possuir um número diferente de prótons e elétrons, e diz-se que ele está eletrizado. 
As formas mais comuns de eletrização são a eletrização por atrito, por contato e por indução. A primeira delas ocorre quando dois corpos neutros, feitos de diferentes materiais, são atritados e, como consequência, ficam eletrizados. As cargas adquiridas pelos corpos são de mesmo módulo e sinais opostos. É possível saber o sinal da carga que um corpo de determinado material adquire quando atritado com um de outro material através de uma lista ordenada conhecida como série triboelétrica. Já a eletrização por contato ocorre quando dois corpos, com pelo menos um deles eletrizado, são colocados em contato e, como consequência, os corpos ficam com exatamente a mesma carga final. Por fim, a eletrização por indução ocorre quando um corpo neutro é aproximado de um corpo eletrizado. As cargas do corpo eletrizado atraem as cargas de sinal oposto do corpo neutro e repelem as de mesmo sinal, gerando uma divisão entre elas. [1]
Uma carga elétrica gera um campo elétrico que influencia as cargas de prova nele colocadas. Este campo elétrico pode ser representado graficamente através de suas linhas de campo e das superfícies equipotenciais. As superfícies equipotenciais são formadas por pontos próximos que possuem o mesmo potencial elétrico. O potencial elétrico de um corpo eletrizado é sua capacidade em realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Quando uma partícula carregada se desloca de um ponto a outro de uma superfície equipotencial, esta não sofre nenhum trabalho do campo elétrico. Além disso, as linhas equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de campo. Na figura a seguir, são mostradas as linhas de campo, em azul, e as superfícies equipotenciais, em vermelho, para (a) um campo elétrico uniforme, (b) uma carga pontual e (c) um dipolo elétrico. [2]
Figura 1: Superfícies equipotenciais[2]
 Sendo assim, os objetivos deste experimento são estudar as formas de eletrização e observar o comportamento do campo eletrostático a partir da determinação experimental das superfícies equipotenciais.
Procedimento Experimental
Em um primeiro momento, foram demonstrados pelo professor os três tipos de eletrização. Nesse processo, foram utilizados um cilindro metálico, papel e um eletroscópio de agulha metálica. 
O processo de eletrização por atrito foi feito atritando-se um cilindro metálico com um tipo de papel e, então, aproximando-se o cilindro de pequenos pedaços de papel, que foram atraídos por ele. Em seguida, foi utilizado o eletroscópio e o cilindro carregado para demonstrar o processo de eletrização por indução. Aproximou-se o cilindro do topo do eletroscópio, fazendo com que a agulha se movesse. Depois, afastou-se o cilindro, fazendo com que a agulha voltasse a sua posição inicial. Por fim, o mesmo equipamento foi utilizado para demonstrar a eletrização por contato. O cilindro foi, dessa vez, encostado no eletroscópio, fazendo com que tanto a agulha quanto o corpo se carregassem com cargas de mesmo sinal, repelindo-se.
Para o mapeamento de superfícies equipotenciais, foram utilizados um multímetro, uma fonte de alimentação, papel milimetrado, uma cuba de vidro, água, dois eletrodos atuantes como cargas pontuais e duas placas metálicas.
Primeiramente, duas ponteiras na forma de cargas pontuais foram colocadas sobre uma cuba de vidro posicionada sobre uma folha de papel milimetrado, com eixos horizontal e vertical já traçados no papel. A cuba foi, então, preenchida com água. Foram utilizados cabos para conectar as ponteiras a uma fonte de alimentação regulada a 10V, formando um eletrodo positivo e um negativo, como mostrado na figura abaixo.
Figura 2: Primeira parte do experimento
Em outra folha de papel milimetrado, foram traçados eixos e desenhados os eletrodos, em preto, nas mesmas posições em que se encontravam na cuba. Em seguida, foi utilizado o multímetro, regulado para funcionar como voltímetro na escala de 20V, para encontrar pontos ao redor dos eletrodos nos quais a voltagem fosse 2V, 5V e 8V. Foram realizadas 10 medições para cada voltagem e os pontos encontrados foram traçados sobre a folha de papel milimetrado, em preto.
Depois, os eletrodos foram retirados da cuba e em seu lugar foram colocadas duas placas metálicas, que foram posicionadas paralelamente entre si e perpendicularmente ao eixo horizontal, como representado na imagem abaixo.
Figura 3: Segunda parte do experimento
A posição das placas foi desenhada sobre a folha de papel milimetrado, em azul. As placas foram conectadas à fonte de alimentação pelos cabos, da mesma forma que na situação anterior. O multímetro foi novamente utilizado para encontrar 10 pontos com a mesma voltagem, cujo valor procurado foi, nesse caso, de 4V. Os pontos também foram traçados na folha de papel milimetrado, em azul.
Resultados e Discussão
Na figura a seguir, é mostrado o resultado do mapeamento de superfícies equipotenciais realizado. Em cor preta, estão representadas as cargas pontuais positivas e negativas, bem como marcados os pontos de voltagem 2V, 5V E 8V. Em azul, estão representadas as placas metálicas e marcados os pontos nos quais a voltagem foi de 4V.
Figura 4: Resultado do experimento
É possível perceber que a distribuição das superfícies euipotenciais para as cargas pontuais de sinal oposto assemelha-se à representação mostrada na figura 1(c), para dipolos elétricos, pois os pontos de mesma voltagem formaram linhas aproximadamente ovais. Também é possível perceber os pontos de mesma voltagem encontrados para as duas barras metálicas estavam distribuídos em retas paralelas às barras, assemelhando-se à figura 1(a), ou seja, elas formaram um campo elétrico uniforme.
Conclusão
A partir deste experimento, foi possível conhecer os processos de eletrização, em especial a eletrização por atrito, além de observar as superfícies equipotenciais geradas por cargas elétricas em duas situações: duas cargas pontuais de sinais opostos, gerando um dipolo elétrico, e duas barras metálicas, gerando um campo uniforme.
 
Referências
[1] Só Física, “Processos de Eletrização”. Disponível em: <https://www.sofisica.com.br/ conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/eletrizacao2.php>. Acesso em 26 ago. 2018.
[2] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, “Fundamentos de física, volume 3: eletromagnetismo”. LTC (2006) 205-208.