SUPERFICIES EQUIPOTENCIAIS atualizado

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA.

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS.

BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS.

RELATÓRIO DE FISICA GERAL E EXPERIMENTAL III.

SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS.

ALINE ALBERNAZ DA SILVA.

CARLOS ANDRÉ LIMA DE MATOS.

UALLAS HENRIQUE DE BRITO.

CRUZ DAS ALMAS/BA.

MARÇO/2013.

RELATÓRIO DE FISICA GERAL E EXPERIMENTAL III.

SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS.

ALINE ALBERNAZ DA SILVA.

CARLOS ANDRÉ LIMA DE MATOS.

UALLAS HENRIQUE DE BRITO.

Relatório do Componente Curricular

Física Geral e Experimental III –

CET 102- apresentado ao Prof.

Ariston como requisito parcial para

avaliação no referido componente.

CRUZ DAS ALMAS/BA.

MARÇO/2013.

SUMÁRIO

1. OBJETIVOS------------------------------------------------------------------------------ 4

2. INTRODUÇÃO-------------------------------------------------------------------------- 4

3. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA---------------------------------------------------- 4

4. MATERIAIS UTILIZADOS --------------------------------------------------------- 5

5. TRATAMENTO DOS DADOS------------------------------------------------------ 6

6. ANÁLISE E CONCLUSÕES---------------------------------------------------------- 9

7. REFERÊNCIAS------------------------------------------------------------------------- 10

1. OBJETIVO

Fazer um mapeamento das linhas de campo e linhas equipotenciais em condutores

distintos.

E ainda observar e analisar a distribuição do campo elétrico, verificar se possível como

se comportam as linhas equipotenciais em várias circunstâncias.

2. INTRODUÇÃO

Neste experimento estudaremos as superfícies equipotenciais a fim de averiguar como

se comportam as linhas de campo, para isto iremos medir o potencial elétrico em

diferentes pontos nas proximidades de materiais condutores, por exemplo iremos

colocar uma barra condutora carregada em um fluido também condutor e coletar as

medidas.

Serão executados três procedimentos. No primeiro iremos criar um campo utilizando

duas barras conectadas a uma fonte e analisar como intensidade do campo varia com a

distância. No segundo serão utilizado no lugar das barras dois discos metálicos e assim

verificar se a forma geométrica os objetos geradores do campo influenciam na

orientação dos vetores do campo elétrico. Já na terceira etapa utilizando a estrutura

montada na parte 2 acrescentaremos um anel metálico exatamente no centro e

esperamos que este provoque em efeito blindagem como uma Gaiola de Faraday que é

o efeito blindagem eletroestática.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

As superfícies equipotenciais (S) são aquelas onde o potencial elétrico é o

mesmo em qualquer ponto de S. Isto significa que a diferença de potencial

entre dois pontos, pertencentes a esta superfície, é igual a zero e portanto, o

trabalho para deslocar uma partícula carregada, sobre S, é nulo.

O campo elétrico é um campo vetorial, construído por uma distribuição de vetores, uma

para cada ponto de região em torno do objeto eletricamente carregado (Halliday 2009).

Para uma carga pontual positiva, as linhas estão orientadas para fora, já para uma carga

negativa as linhas estão orientadas para dentro.

(Figura Halliday 2009)- Gráfico dos Potencias Esperados.

As superfícies equipotenciais são aquelas cujo potencial elétrico é o mesmo numa linha

perpendicular a superfície, isto é, a diferença de potencial entre dois pontos pertencentes

a esta linha perpendicular a superfície é zero.

Para definir um campo elétrico utilizamos a equação E⃗= F⃗qo

,onde E⃗é o campo elétrico,/

F⃗ é a força eletrostática e qo é a carga de prova.

Outro conceito importante é que os efeitos de campo elétrico criados no interior do

condutor acabam se anulando, obtendo assim um campo elétrico nulo. Esse efeito é

conhecido como blindagem eletrostática e também ficou conhecida por gaiola de

Faraday.

4. MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Material Utilizado

01 multímetro

01 fonte

02 barras condutoras metálicas

02 discos condutores metálicos

Solução de sulfato de cobre

01 cuba

Transparência graduada

04 fios com entrada/saída jacaré e/ou banana

01 haste metálica

01 anel metálico

Procedimento Experimental

Parte 1

1- Foram feitas 9 marcações na transparência graduada

2- Ajustamos a cuba acima da transparência graduada a fim de identificar as distancias

entre os pontos no campo

3- Foram inseridas as duas barras metálicas nos extremos da cuba e estas foram

conectadas a uma fonte com voltagem ajustada para 10 volts.

4- Ao verificar a tensão da fonte notamos que esta liberava 13,57 volts

5- Foi adicionada solução de sulfato de cobre à cuba de modo que as barras

estivessem imersas na solução.

6- Utilizando o multímetro conectamos um dos fios à barra e outro a haste metálica.

7- Realizamos as medidas de potencial na cuba e identificamos 12 pontos a fim de

encontrar as linhas de campo.

Abaixo fotos retiradas durante o experimento:

Figura 1 (Barras condutoras metálicas imersas em sulfato de cobre)

.

Figura 2 Barras condutoras metálicas imersas em sulfato de cobre

Foto 2.

Parte 2

1- Retiramos as barras da cuba e inserimos os discos também nos extremos desta.

2- Identificamos 12 pontos e nesses encontramos suas respectivas voltagens.

3- Determinamos uma linha equipotencial para o eletrodo circular

Figura 3 (discos condutores metálicos imerso solução de sulfato de cobre )

Figura 4 (Medição de um ponto x da superfície equipotencial)

.

Parte 3

1. Inserimos um anel metálico na cuba a fim de identificar o campo e o potencial

elétrico dentro deste.

Abaixo figura ilustrativa e respectivas fotos retiradas durante o experimento.

Figura 5 (Anel metálico submerso em sulfato de cobre, “Gaiola de Faraday”)

Figura 6 (Medição em um ponto central, no interior do anel metálico)

5. TRATAMENTO DOS DADOS.

Para analisarmos os dados, iremos abaixo ilustrar em tabelas e esquemas o modelo

observado no experimento.

Parte 1:

Figura 7 (Eixo de Cordenadas)

Tabela 1 (Pontos x Tensão)

Ponto Coordenada (x,y)

± 0,5 mm

Valores obtidos

± 0 ,01 (volt)

A (-65, 55) 12,29

B (5,55) 7,31

C (65,55) 2,00

D (-65,-15) 12,64

E (5,-15) 7,35

F (65,-15) 2,12

y

x

G (-65,-75) 12,39

H (5,-75) 7,50

I (65,-75) 2,13

Parte 2:

Figura 8 (Eixo de Coordenadas)

Tabela 2 (Pontos x Tensão)

Ponto Coordenada

(x,y)mm± 0,5

Valores obtidos (volt)

± 0,01

A (-65, 55) 10,50

B (5,55) 7,70

C (65,55) 4,50

D (-65,-15) 11,30

E (5,-15) 7,65

F (65,-15) 3,50

G (-65,-75) 10,58

H (5,-75) 7,80

I (65,-75) 4,50

+ -

Tabela 3 (Coordenada X Tensão)

Ponto Coordenada (x,y) ±

0,5 mm

Valores obtidos ±0,01

(volt)

E ALETORIA 7,80

M ALEATORIA 8,82

N ALEATORIA 5,9

6. ANALISES E CONCLUSOES

Figura 9 (Representação da Gaiola de Faraday)

Neste experimento pudemos averiguar que o campo elétrico depende da geometria do

objeto que gera o campo, pois, a barra apresentou um campo uniforme nos pontos

pertencentes a linhas paralela a ela, já no disco metálico o campo formado também foi

proporcional a sua forma.

Quando introduzimos o anel metálico conseguimos verificar o Efeito blindagem (Gaiola

de Faraday) com uma pequeno erro pois o campo variou um pouco mesmo dentro do

anel, ou seja, ainda tinha um pequeno campo elétrico dentro da gaiola.

Obtivemos algumas valores divergentes dos que deveríamos encontrar o que é normal

se levarmos em consideração os vários erros inerentes ao experimento, seja ele

relacionado aos equipamentos, (como ocorreu com a tensão, que no equipamento

constava 10 volts quando na verdade estava liberando 13,57 volts, isto fez com que

alguns valores coletados próximo a barra fossem maiores que 10 volts ), ou relacionado

ao erro humano.

Assim, pode-se afirmar que o princípio da Gaiola de Faraday é válido. Isso significa

dizer que quando o condutor não está carregado, mas está em uma região onde possui

um campo elétrico causado por um agente externo, seu interior fica livre da ação desse

campo externo. Esse efeito é conhecido como blindagem eletroestática, e foi provado

pelo físico britânico Michael Faraday em um experimento conhecido como Gaiola de

Faraday.

7. REFERÊNCIAS

[1] HALLIDAY, David, WALKER, Jearl e RESNICK, Robert. Fundamentos de Física:

Eletromagnetismo. V. 3, 8ªed., LTC, Rio de Janeiro- 2009.

[2] YOUNG, H. D. e FREEDMAN, R. A.. Física III – Eletromagnetismo. São Paulo:

Pearson Addison Wesley,

[3] PAULI –Ronald Ulysses – Física 4 – Eletricidade e Magnetismo – Editora E.P.U

p. 127, 1980.

[4]http://ensinoadistancia.pro.br/EaD/Eletromagnetismo/Equipotenciais/

Equipotenciais.html acesso em 26/02/2013