Relatorio Fisica Experimental III 2 -Linhas de Campo Eletrico entre dois Eletrodos Retos

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Linhas de Campo Elétrico entre dois Eletrodos Retos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
29/08/2014
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Física referente à aula 
prática em laboratório, ministrada 
pela Profª. Tarcilene Heleno, sobre 
Linhas de Campo Elétrico. 
 
 
 
 
 
 
4º Período – Engenharia Civil – Turma 3102 
SHORAIA BERNARDES INOUE 
LEONARDO VALENTE RODRIGUES 
VITOR ISLAND 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de janeiro, 29 de agosto de 2014. 
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Shoraia Bernardes Inoue 
Vitor Island 
 
Sumário 
1. Introdução ............................................................................................................................ 4 
1.1 Objetivos ................................................................................................................ 4 
1.2 Fundamentos Teóricos ............................................................................................ 5 
1.3 Funcionamento do Gerador .................................................................................... 6 
1.4 Materiais utilizados ................................................................................................. 7 
2. Procedimento experimental .................................................................................................. 8 
3. Conclusão ............................................................................................................................. 9 
4. Referencias Bibliográficas ...................................................................................................... 9 
5.Anexos ................................................................................................................................. 10 
 
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1. Introdução 
No dia 29 de agosto de 2014, sob a orientação da Professora Tarcilene Heleno, realizamos no 
laboratório da Universidade Estácio de Sá no Campus Sulacap – RJ, o segundo experimento 
de física experimental III. 
 
 
 
1.1 Objetivos 
 Descrever e identificar as linhas de campo elétrico produzidas por um par de eletrodos 
retos. 
 
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1.2 Fundamentos Teóricos 
Define-se campo elétrico como uma alteração colocado no espaço pela presença de um 
corpo com carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de prova localizada ao redor 
indicará sua presença. Através de curvas imaginárias, conhecidas comumente pelo nome de 
linhas de campo, visualiza-se a direção da força gerada pelo corpo carregado. (Figura 1.21) 
As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo 
de todo o espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa 
introduzida nele se moverá, espontaneamente, pela aparição de uma atração eletrostática. 
Pode-se imaginar o campo como um armazém de energia causadora de possíveis 
movimentos. É usual medir essa energia por referência à unidade de carga, com o que se 
chega à definição de potencial elétrico, cuja magnitude aumenta em relação direta com a 
quantidade da carga geradora e inversa com a distância dessa mesma carga. A unidade de 
potencial elétrico é o volt, equivalente a um Coulomb por metro. A diferença de potenciais 
elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de 
atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte. 
A intensidade do campo elétrico se define como a força que esse campo exerce sobre uma 
carga contida nele. Dessa forma, se a carga de origem for positiva, as linhas de força vão 
repelir a carga de prova, e ocorrerá o contrário se a carga de origem for negativa. (Figura 
1.22) 
 
(Figura 1.21) 
 
(Figura 1.22) 
 
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1.3 Funcionamento do Gerador 
Gerador eletrostático, concebido por Lord Kelvin em 1890 e implementado por Robert J. Van 
de Graaff em 1931: uma pequena casca esférica condutora está localizada dentro de outra 
casca maior. Se ligarmos as duas por um caminho condutor (como um fio, no problema 
resolvido) as duas cascas passam a formar um condutor único isolado. Logo, a carga da esfera 
interna move-se inteiramente para a superfície externa da esfera grande, não importando 
quanta carga esta já possua. Logo, o potencial na superfície da esfera externa pode aumentar 
com o tempo até valores muito altos. 
 
 No gerador de Van de Graaff, a carga é levada para a casca interna por meio de uma correia 
carregada. A carga é “borrifada” na correia, do lado de fora da máquina, por um pente de 
pontas metálicas; e retirada da correia, no interior da máquina, do mesmo modo. As pontas 
metálicas são responsáveis por descargas elétricas pelo ar que fazem a transferência da carga 
da correia (“poder das pontas”). 
 
Neste gerador, uma correia isolante recebe cargas superficiais, transportadas a um eletrodo, 
onde são removidas. Isso caracteriza uma corrente elétrica suficiente para gerar uma voltagem 
elevada em curto espaço de tempo. 
 
O gerador eletrostático Van der Graaff é como uma esfera metálica isolada da Terra que é 
permanentemente carregada (positiva ou negativamente) através de uma correia. Essa correia 
é carregada pelo atrito com a polia, como se alguém continuamente esfregasse um bastão de 
plástico em um pedaço de feltro e encostasse o bastão na correia. Em pequenos geradores 
como este, a diferença de potencial é da ordem de kv (quilovolt), enquanto que nos grandes 
aceleradores, pode ultrapassar 10 MV. 
 
A esfera externa do gerador não pode acumular uma quantidade arbitrariamente grande de 
carga. Se a densidade superficial de carga σ for alta o suficiente para que o campo elétrico 
próximo à superfície (E = σ/εo) seja maior que a rigidez dielétrica do ar (Emax = 3 kV/m), então 
a esfera se descarrega por faíscas (“descargas corona” causadas pela ionização do ar). 
 
A cabeça esférica do gerador (pólo negativo) funcionará como um eletrodo denominado cátodo 
(eletrodo negativo), sua base inferior (sem ligação terra) é o eletrodo positivo, denominado 
ânodo (eletrodo positivo). 
 
Fatores que influenciam na condutividade de um gás. 
 Diminuindo a pressão, a condutividade elétrica do gás aumenta; 
 A condutividade de um mesmo gás depende da pressão a que está submetido para se 
enquadrar com condutor ou isolante. 
 Para uma pressão fixa, diminuindo a distância entre os eletrodos, a capacidade de o 
gás se tomar condutor aumenta. 
 
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1.4 Materiais utilizados 
1. Um gerador eletrostático do tipo Van der Graaff; (Figura 1.42) 
2. Uma cuba de vidro; (Figura 1.41) 
3. Óleo de rícino; 
4. Uma placa de Petri; (Figura 1.41) 
5. Pó de milho granulado; 
6. Duas conexões com pinos banana; (Figura 1.41) 
7. Retroprojetor; 
 
 
(Figura 1.41) Cuba projetável com as conexões pinos banana 
 
 
(Figura 1.42) Acelerador Eletrostático Van De Graaf com a cuba projetável 
 
 
 
 
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2. Procedimento experimental 
 
2.1 – Monte o Acelerador Eletrostático Van De Graaff com a cuba projetável com as conexões 
pinosbanana. (Figura 2.1) 
2.2 – Coloque uma fina camada de óleo de rícino na cuba de vidro. 
2.3 – Espalhe um pouco de milho granulado sobre o óleo da cuba. 
2.4 – Coloque a cuba de vidro sobre o conjunto de eletrodos. 
2.5 – Ligue a chave, no painel frontal do gerador de Van De Graaff e gire o botão de velocidade 
para a aceleração máxima. Regule a pressão das palhetas sobre a correia de borracha, 
aumentando o atrito, sem que esta pare de se movimentar. 
 
 
 
(Figura 2.1) Acelerador Eletrostático Van De Graaf com a cuba projetável e o retroprojetor. 
 
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3. Conclusão 
Uma conclusão que tirei da internet para ter uma noção.. Não precisa ser grande assim, 
coloquei apenas para ajudar na hora de 
Escrever Conclusão aqui e apague o resto. 
Pode-se concluir que o experimento atingiu o objetivo proposto para o aprendizado, de forma 
que através de uma configuração simples conseguiu-se visualizar com clareza a formação dos 
campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas pelo campo elétrico gerado e pôde-se 
notar o seu comportamento diante de cada mudança estabelecida através da troca de 
configuração e disposição dos materiais usados nos experimentos, assim sendo pode-se 
comprovar que as linhas de força são sempre perpendiculares às superfícies metálicas dos 
eletrodos desta forma nunca podendo ser paralelas aos mesmos, pois as linhas demonstram o 
trajeto do campo elétrico de um eletrodo ao outro como que se formando uma ponte entre eles 
para a circulação da corrente elétrica, constatou-se assim, a existência do campo elétrico e fez-
se o seu mapeamento com o auxilio do pó de milho por sobre o óleo de rícino. Com o 
conhecimento teórico de Campo Elétrico obtido a principio, vislumbra-se pelos experimentos 
realizados sua ação prática que condiz com a ação teórica. Com relação ao alinhamento do pó 
de milho, ao contrário dos materiais condutores, os dielétricos podem armazenar energia em 
seu interior. Isso é possível porque ao se aplicar um campo elétrico externo em um dielétrico 
não ocorre a movimentação de cargas livres, mas um deslocamento relativo nas posições das 
cargas negativas (elétrons) e positivas, dando origem às cargas polarizadas. Esse 
armazenamento de energia potencial ocorre contra as forças moleculares e atômicas. Em 
outros tipos de materiais, constituídos por moléculas não polares, este arranjo em dipolos não 
existe em condições naturais, não sendo possível identificar os centros de cargas nas suas 
moléculas. Somente com a aplicação de um campo elétrico é que as cargas positivas e 
negativas se deslocam buscando um alinhamento na direção das linhas de força do campo em 
uma formação, por esta razão é que as partículas de fubá se alinham quando energizados os 
eletrodos. 
 
4. Referencias Bibliográficas 
1. http://www.sofisica.com.br/ 
2. HALLIDAY, Resnick. R. Walker, j – Fundamentos de Física 3 - Rio de janeiro: Livros 
Técnicos e Científicos, LTC, 7a Edição, 2007. 
3. http://fisica.uems.br/arquivos/labfis2/GerVanDeGraaf.pdf 
4. Algumas imagens foi retirada do google imagens. 
 
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5. Anexos 
 
Questões: 
 
1) Faça um desenho com o aspecto das linhas de força entre dois elétrodos retos. 
Estes eletrodos representam duas placas paralelas com cargas de sinais 
contrários (+) e (-). 
 
 
 
2) Assinale na figura 2, a região onde o campo elétrico é mais intenso. Trace o vetor 
E (que melhor representa o campo elétrico) nos pontos A, B e C. 
Figura 2 é mais intenso nas linhas do meio que se conectam as duas placas paralelas, 
o vetor que passa pelo B tem a mesma intensidade que o que passa no ponto A. 
Na figura 3 é mais intenso na linha que passa pelo ponto B. 
 
 
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3) O que acontece com a densidade das linhas de força do campo elétrico na região 
central?? 
A densidade das linhas de força na região central é mais intensa do que nas 
extremidades. 
 
4) Nas atividades desenvolvidas, as partículas de fubá se orientam sob a ação do 
campo elétrico. Explique como elas interagiram com o campo elétrico sendo 
nutras e dielétricas. 
Como o material é neutro, possui a mesma quantidade de cargas, sendo assim 
a placa carregada negativamente atrai as cargas positivas das partículas da 
farinha e a placa positiva atrai as cargas negativas fazendo que elas fiquem 
alinhadas.