campo eletrico de uma distribuicao de cargas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
LABORATÓRIO DE FÍSICA - ELETROMAGNETISMO 
 
CAMPO ELÉTRICO DE UMA DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS 
 
Material Utilizado: 
 
- Uma cuba eletrolítica 
- Uma solução de sulfato de cobre 0,2 M 
- Uma pilha seca de 1,5 V 
- Um detetor de zero: um galvanômetro CC com fundos de escala  50 A a  50 A 
- Condutores metálicos: duas barras de seção retangular e dois anéis 
- Duas pontas condutoras: uma ponta ajustável e uma ponta móvel 
 
Objetivo do Experimento: Determinar qualitativamente o campo elétrico criado por uma distribuição, 
através do mapeamento de linhas equipotenciais. 
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INTRODUÇÃO 
 
 O objetivo deste experimento é obter qualitativamente o campo elétrico criado por uma 
distribuição de cargas em equilíbrio eletrostático. Um processo de medição muito simples permitirá 
obter as superfícies equipotenciais de uma tal distribuição e, consequentemente, as suas linhas de força. 
 Os conceitos de linhas de força e superfícies equipotenciais são introduzidos para representar 
qualitativa e quantitativamente o campo elétrico de uma configuração estacionária de cargas. A 
tangente a uma linha de força deve fornecer a direção do campo elétrico no ponto considerado, e o 
módulo do mesmo é dado pela densidade local de linhas de força (número de linhas de força que 
atravessam perpendicularmente uma unidade de área). Uma superfície equipotencial é um lugar 
geométrico de pontos no espaço submetidos a um mesmo potencial. 
 Podemos traçar linhas de força a partir de superfícies equipotenciais conhecidas, uma vez que o 
campo elétrico é sempre perpendicular a essas superfícies. 
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PROCEDIMENTO 
 
 Na experiência que se segue utiliza-se uma cuba eletrolítica, de forma retangular, na qual se 
colocam um eletrólito (solução de sulfato de cobre). Uma pilha seca estabelece uma diferença de 
potencial entre dois condutores imersos no eletrólito. Duas pontas condutoras, uma ajustável e outra 
móvel, ligados a um detetor de zero (galvanômetro), permitem identificar dois pontos submetidos a um 
 
 
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mesmo potencial. Nesta condição, o galvanômetro indica uma deflexão nula. Se a diferença de 
potencial for não nula, haverá circulação de corrente elétrica, pois existem íons presentes na solução 
eletrolítica. 
 Serão realizadas neste experimento três montagens que simulam em duas dimensões as 
seguintes distribuições de carga tridimensionais: (i) um par de esferas com cargas opostas, (ii) um 
capacitor de placas planas e paralelas, carregado e (iii) um capacitor de placas planas e paralelas, 
carregado, com um condutor inserido entre as placas. 
 
Par de barras 
 
1. Fixe embaixo da cuba eletrolítica uma folha de papel milimetrado. 
2. Faça a montagem como mostra a figura, observando como os terminais da pilha e do galvanômetro 
estão ligados eletricamente aos eletrodos (anéis) e às pontas ajustável e móvel. Quando não estiver 
efetuando uma medição, mantenha desconectado da pilha um dos fios condutores ligados aos 
eletrodos. Isso deve ser feito para não descarregar a pilha desnecessariamente. 
 
 
 
3. Numa outra folha idêntica de papel milimetrado, reproduza numa escala 1:1 o sistema de anéis. 
4. Introduza o eletrólito na cuba até cobrir totalmente o fundo da mesma. 
5. Coloque a ponta ajustável na posição central eqüidistante dos anéis. A seguir, varie a posição da 
ponta móvel no interior do eletrólito até que o galvanômetro indique zero na escala. Registre, nesta 
folha, este primeiro ponto correspondente à indicação zero do galvanômetro. 
6. Com a ponta ajustável fixada na posição central, determine outros pontos para os quais a diferença 
de potencial é zero. Os pontos assim obtidos constituem uma linha equipotencial. 
7. Adotando um procedimento semelhante ao do caso anterior, obtenha nove linhas equipotenciais na 
região entre as barras. 
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8. Analise o comportamento das linhas equipotenciais nas proximidades dos extremos das barras 
(efeito de borda). 
9. A partir das equipotenciais trace as linhas de campo elétrico desta configuração de carga. Para 
tanto você deverá se lembrar de que as linhas de campo elétrico sempre são, na vizinhança 
imediata de um condutor, perpendiculares à superfície deste e que interceptam perpendicularmente 
as linhas equipotenciais 
 
Par de Anéis 
 
1. Substitua os eletrodos na forma de anéis pelos anéis circulares, conforme mostra a figura. 
 
 
 
2. Repita os procedimentos de 2-6 da parte anterior. 
3. Deslocando a posição da ponta ajustável na direção de um dos anéis, e ao longo do eixo que os 
liga, repita as operações anteriores de modo a obter oito linhas equipotenciais distintas, quatro de 
cada lado da equipotencial central. 
4. Trace as linhas de campo. 
 
Perturbação do Campo Elétrico 
 
1. Refaça a montagem das barras e coloque um dos anéis metálicos entre as barras de forma a ficar 
eqüidistante das mesmas. 
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2. Assinale no papel a posição da superfície equipotencial que corresponde à parede do anel. 
3. Obtenha oito linhas equipotenciais simetricamente dispostas em relação ao centro da configuração. 
4. Trace as novas linhas de campo elétrico a partir dos resultados obtidos em 3. 
5. Coloque o anel numa posição qualquer entre as duas barras. Posicione a ponta ajustável no interior 
do mesmo (por exemplo, em seu centro). Coloque a ponta móvel em diversas posições no interior 
do anel e observe o ponteiro do galvanômetro. Ele indica que no interior do anel o potencial 
elétrico é constante. Tente explicar o resultado obtido. O efeito observado é muito importante e 
demonstra a propriedade de um condutor de blindar o seu interior de campos elétricos externos. 
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QUESTÕES 
 
1. Qual a ordem de grandeza do campo elétrico entre os eletrodos nas diversas montagens 
investigadas neste experimento? 
2. Se o espaço entre os eletrodos fosse completamente não condutor, de que forma suas observações 
com as pontas condutoras seriam afetadas? 
3. Na terceira montagem, onde um anel foi inserido entre as barras, existe alguma evidência de que 
alguma distribuição de cargas foi induzida no mesmo? Em caso afirmativo, qual é esta evidência e 
qual o aspecto desta distribuição de carga?