TP1 eletrostatica 2Sem2020

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Curso de Engenharia Elétrica 
Campus Coração Eucarístico 
 
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Disciplina: Laboratório de Eletromagnetismo Turno: Noite 2º Sem. 2020 
Profa.: Rose Batalha 
 
 
Aluno: Leonardo Ermindo Cardoso Junior Data: 18/08/2020 
 
 
TRABALHO PRÁTICO 1 
 
 
Mapeamento de Equipotenciais - Utilização do Software de Cálculo de Campo Elétrico (QuickField) 
 
 
Utilizando o software QuickField, simular a geometria a seguir para a situação da placa inferior estar aterrada e a 
superior estar energizada com uma tensão de 20V. Supor, para efeito do presente cálculo, que o campo nas 
extremidades das placas é uniforme (desprezar o efeito de borda). 
 
Somente os elementos que devem receber valores devem ser nomeados. O software exige que a região a ser 
mapeada seja “fechada”. A linha superior indica a placa positiva e deve ser definida com um potencial de 20V. A linha 
inferior, com a saliência, é a placa com potencial 0V (aterrada). As linhas laterais são para limitar a região fechada e não 
têm valor de entrada (não devem receber “nome”). 
 
Todas dimensões em centímetros. 
 
 
 
 
 
1) Utilizando o Quickfield na avaliação do vetor campo elétrico 

E : 
 
 Solicitar ao software o valor do vetor campo elétrico 

E em dois pontos, cujas coordenadas são indicadas: 
Coordenadas (x,y) do sistema cartesiano, conforme a construção da figura no software. Anotar o módulo da 
intensidade de campo elétrico e os valores de suas componentes Ex e Ey, bem como o vetor campo 

E . 
 
 Ponto P1: (1,13) cm 
 
 
 
Ponto P2: (23,13) cm 
 
 
 
|

E | = 80,611 [V/m] Ex =1,1657 [V/m] Ey = -80,603 [V/m] 
E = 1,1657âx -80,603ây [V/m] 
|

E | = 139,1 [V/m] Ex = 82,902 [V/m] Ey = -111,69 [V/m] 
E = 82,902âx -111,69ây [V/m] 
20V 
25 
cm 
24,5 
cm 
24,5 
cm 
1
 
c
m 
13 
cm 
0V 
AR 
Origem do sistema de coordenadas (0,0) 
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Observe que o software mostra a distribuição das linhas equipotenciais na região em estudo. A diferença de potencial 
entre duas linhas adjacentes é a mesma para todas as linhas. Assim, se as linhas estão mais próximas significa que o 
potencial está variando mais rapidamente naquela região. 
 
 
 Calcular analiticamente o campo elétrico no ponto P1, considerando que o campo possa ser aproximado por um 
valor uniforme próximo das laterais da geometria simulada. 
 Veja que, o ponto P1 está na extremidade lateral da placa, longe da saliência. A distribuição do potencial na 
região é praticamente uniforme, desde a placa positiva até a placa aterrada. O vetor campo elétrico aponta 
na direção da maior variação das linhas equipotenciais, partindo da placa positiva. 
 
 
 
 Avaliar as componentes de 

E no ponto P2 através da distribuição de potencial, ou seja, calcular as componentes 
do campo elétrico no ponto P2 através da variação do potencial no espaço. 
 Veja que, neste caso, a presença da saliência afeta significativamente a distribuição das linhas equipotenciais. 
 Indicar, no mapeamento realizado, os tamanhos x e y ; 
 
 
 
 
2) Linhas equipotenciais: 
 
 A distribuição das equipotenciais mostradas pelo software está coerente com o esperado? Justifique. 
A distribuição equipotencial exibida pelo software é consistente com as expectativas. Em uma superfície curva, 
todos os seus pontos têm o mesmo potencial elétrico. À medida que a intensidade do campo elétrico aumenta, a 
curva se torna mais estreita. 
 Comente a relação: distância entre as linhas equipotenciais x intensidade de campo elétrico. 
Quanto mais próxima a linha, mais forte é o campo elétrico 
 
3) Verificando a distribuição do campo elétrico na região mais próxima à linha inferior (placa aterrada), como você 
associaria a presença da saliência com a proteção proporcionada por um para-raios do tipo Franklin? 
 O para-raios de Franklin é o modelo mais comumente usado. O purgador está localizado em uma haste de metal e 
um cabo condutor aterrado. Então, a energia da descarga é dissipada pela terra. Mesmo quando há uma carga 
elétrica, a distribuição do campo elétrico na área próxima à linha de fundo e o tipo de para-raios sobe para 
Ex  (2,6656 – 2,6658) / (23.0001-23) = -0,0002/0,0001 = 200 [V/m] 
 
 
 
Ey  (2,6656 – 2,6658) / (12.9999-13) / = -0,0002/-0,0001 = -200 [V/m] 
 
 
 
E  200âx – 200ây [V/m] 
Ex  0 V/m 
 
 
 
Ey  20/0,25 = 80 [V/m] 
 
 
 
E  -80ây [V/m] 
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saliências dentro de um tamanho razoável. Para o tipo Franklin (potência de um ponto), assume -se que a área 
protegida é igual a um cone com o vértice do cone na ponta da antena, o raio no solo e a altura equivalente do solo 
à ponta da antena.