Experimento 3

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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé
	
	
	Curso:
Engenharias
	Disciplina:
Física Teórica e Experimental III
	Código:
CCE 0850
	Turma:
CCE1158
	
	
	Professor (a): Thiago de Freitas Almeida
	Data de Realização: 22/08/2018
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): Kayque Fernandes Dias
Nome do Aluno (a): Lohaine Dordenones Rocha
Nome do Aluno (a): Elen Moreira Barros
Nome do Aluno (a): Gabrielle Cristine Maciel Pinto de Souza
Nome do Aluno (a): Thiago de Castro Leão Barreto Pereira
Nome do Aluno (a): Thais Barboza Souza
Nome do Aluno (a): Ana Carolina de Lima Rodrigues
	Nº da matrícula: 201601123957
Nº da matrícula: 201602502919
Nº da matrícula: 201602370941
Nº da matrícula: 201407023731
Nº da matrícula: 201202338038
Nº da matrícula: 201601433816
Nº da matrícula: 201501083261
	Nome do Experimento: Linhas de um Campo Elétrico
Introdução
Pode-se representar um campo vetorial, no caso campo elétrico, desenhando linhas de campo ou linhas de força que são linhas imaginárias, retas ou curvas, cuja tangente em qualquer ponto, fornece a direção e o sentido do vetor campo elétrico.
Não fornecem diretamente a intensidade do campo elétrico, mas convergem (são mais densas) numa região onde a intensidade do campo elétrico é maior e se separam (são menos densas) numa região onde o campo elétrico tem menor intensidade.
As duas figuras abaixo mostram, utilizando o conceito de linhas de força, o campo gerado por uma partícula eletrizada com carga positiva (I) e com carga negativa (II). Observe que o número de linhas de campo que atravessam a mesma área S indica a maior ou menor intensidade do campo elétrico nessa região e, para uma única carga são sempre linhas abertas.
Nas figuras abaixo você observa as linhas de força de duas cargas elétricas e veja que o campo elétrico é tangente em cada ponto e que tem o sentido de afastamento das cargas positivas e de aproximação das negativas.
Podem ser linhas fechadas que podem se originar no infinito (cargas positivas) ou findarem no infinito (cargas negativas).
Linhas de força de um campo elétrico uniforme:
Informações e dicas
As linhas de força de um campo elétrico:
Afastam-se das cargas positivas e aproximam-se das negativas.
Nunca se cruzam, pois se isso ocorresse no ponto de cruzamento você teria dois vetores campo elétrico.
Quanto maior a concentração (densidade) das linhas de campo numa dada região, maior a intensidade do campo elétrico e maior o módulo da carga.
Potencial elétrico
Ao se colocar uma carga de prova (q) abandonada do repouso numa região onde existe um campo elétrico uniforme, sobre q surgirá força de atração ou de repulsão que poderá deslocá-la.
Sempre que surge uma força sobre um corpo e ele sofre um deslocamento é realizado um trabalho (W), a carga será acelerada, ganhando velocidade e consequentemente energia cinética.
Mas, se a energia cinética inicial de q é nula (Vo=0), e posteriormente ela vai ganhar energia cinética isso significa que ela tinha capacidade potencial para adquirir energia cinética e a realizar trabalho, ou seja, ela tinha energia potencial (Ep) armazenada.
Experimentalmente comprova-se que a razão Ep/q é uma constante e denominada de potencial elétrico adquirido pela carga q, representado pela letra V.
O presente relatório aborda a demonstração prática da representação das linhas de campo. Verificam-se as diferentes configurações das linhas de campo elétrico entre corpos carregados eletricamente. A demonstração do fenômeno é estabelecida a partir da geração de tensão fornecida pelo gerador de Van de Graff que é fornecida a eletrodos condutores com diferentes formas geométricas. Um recipiente de vidro contendo certa quantidade de óleo dielétrico com farelo de milho adicionados à superfície são submetidos a um campo elétrico que permite a visualização das linhas de campo. As variações da intensidade do campo são
Observadas conforme as diferentes combinações entre os componentes condutores
Geometricamente distintos. Observa-se o fenômeno da condução elétrica, dos
Componentes adicionados ao recipiente, devido ao alinhamento dos grãos com o
Campo elétrico.
Por convenção, as linhas de força têm a mesma orientação do vetor campo elétrico, de modo que para campos gerados por cargas positivas as linhas de força são divergentes (sentido de afastamento) e campos gerados por cargas elétricas negativas são representados por linhas de força convergentes (sentido de aproximação).
Objetivos:
Observar as linhas de um campo elétrico formadas por alguns tipos de eletrodos
Materiais Utilizados:
Gerador de Van Der Graff
Eletrodo de várias formas
Placa Petri
Óleo de soja
Farinha de milho ou pó de cortiça
Fixadores de eletrodos
2 Cabos de banana com garra jacaré
Desenvolvimento:
Montamos um par de eletrodos na placa de Petri conforme orientação do professor.
Colocamos óleo de soja na placa Petri aproximadamente 3mm, de modo a cobrir todo fundo da placa.
Espalhamos sobre o óleo um pouco de farinha de milho (também poderia ser utilizado o pó de cortiça)
Ligamos o gerador eletrostático e regulamos para uma velocidade média de rotação.
Observamos o aspecto apresentado pelo campo elétrico que apareceu entre os dois eletrodos, cujo esse se materializou pela distribuição adquirida pelas partículas do óleo.
Fizemos o mesmo procedimento para os demais pares de eletrodos.
Veja imagens dos resultados obtidos na discussão abaixo:
Discussão
Linhas de Campo Elétrico utilizando eletrodos Retilíneos
Tendo como base a fotografia, descrevemos como se encontra as linhas de Campo Elétrico em relação aos eletrodos retilíneos
Observou-se que as linhas de campo elétrico que se formaram, entre as placas, ficaram paralelas e espaçadas igualmente uma da outra formando um campo elétrico uniforme conforme configuração acima.
Dizemos que um campo elétrico é uniforme em uma região quando suas linhas de força são paralelas e igualmente espaçadas umas das outras, o que implica que seu vetor campo elétrico nesta região têm, em todos os pontos, mesma intensidade, direção e sentido. Assim classificado como Campo Elétrico uniforme. Figura abaixo:
Linhas de Campo Elétrico utilizando Eletrodos Circulares
Tendo a figura abaixo como base:
Nesse novo sistema houve a interação entre as cargas positivas e negativas. Formando-se uma nova configuração nas linhas de campo elétrico que resultou em contínuas curvas nos grãos de fubá não revelando um campo elétrico uniforme. Neste modelo verificou-se uma maior intensidade de campo elétrico localizada em área próxima aos eletrodos. Tal constatação foi percebida pela maior concentração das linhas de força naquela região. As superfícies equipotenciais formam círculos concêntricos em torno dos dois eletrodos, até que na região próxima ao ponto médio entre eles, essas superfícies começam a achatar sua forma circular. As tensões nas superfícies equipotenciais são maiores nas superfícies próximas ao eletrodo negativo e diminuem gradativamente com a aproximação do eletrodo positivo. As linhas de campo elétrico saem radiais do eletrodo positivo, corta todas as superfícies equipotenciais perpendicularmente, exibindo (exceto as linhas sobre a linha que liga o centro dos dois eletrodos) uma forma curva até chegar de radialmente ao eletrodo negativo. Foto aproximada.
Linhas de Campo Elétrico utilizando Eletrodo Anelar
Nesta fase inserimos um eletrodo anelar dentro da placa de Petri contendo óleo e fubá. Ao acionarmos o gerador observou-se que as linhas de campo se concentraram perpendicularmente à superfície do anel em sentido de repulsão. Não houve configuração campo elétrico na área interna do anel. Veja imagens abaixo:
Foto aproximada.
Nota-se que o interior do eletrodo não há presença de linhas, pois o campo elétrico no interior do anel metálico é nulo pelo fatodeste condutor estar em equilíbrio eletrostático. Como estamos tratando de uma superfície oca as cargas são distribuídas pela superfície externa. Visto que as cargas se repelem, tenderão a se afastar o máximo possível umas das outras, concentrando-se na periferia.
Conclusão
Através da integração entre conceito teórico e experimento laboratorial, constatou-se que as linhas de campo entre duas cargas elétricas distintas sempre se dirigem de um corpo positivamente carregado para um corpo negativamente carregado, sempre começam ou terminam perpendicularmente às superfícies carregadas e nunca se interceptam. Verificou-se que o campo elétrico produzido entre placas paralelas é bastante uniforme. Verificou-se a perda se isolação elétrica do ar constatado pela visualização da presença do arco elétrico entre os eletrodos geometricamente diferentes e carregados. Conclui-se também que toda carga elétrica de um condutor se concentra em sua superfície.
Constatou-se a quebra da rigidez dielétrica do recipiente de vidro do óleo
Quando passaram a conduzir eletricidade.
Verificou-se que as linhas de campo produziram a polarização das sementes que por sua vez se alinharam ao campo indicando o sentido e a direção. Concluiu-se que o campo elétrico é mais fraco quando as distâncias entre as linhas de campo são maiores (mais distantes do pontos carregados).
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Referências bibliográfica:
HALLIDAY,D., Resnick, R. W alker, J - Fundamentos de Física 3 – Tradução BIASIRonaldo Sérgio de, - Rio de Janeiro: Livros técnicos e Científicos Editora, 7
Edição, 2007
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/campo3.php
YOUNG, Hugh D; FREE DMAN Roger A . FÍsica II : Termodinâmica e Ondas. 12 ed.
São Paulo: Pearson, 2011.