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UNIVERSIDADE SALVADOR – UNIFACS
Departamento de Engenharia e Arquitetura
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Física – Eletricidade
Professor: Sérgio Ricardo
LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO
Alex Almeida de Oliveira
Flávio Coelho da Silva Silva
Leandro Cavalcante Rios
Salvador
2010
Alex Ameida de Oliveira
Flávio Coelho da Silva Silva
Leandro Cavalcante Rios
LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO
Experimento realizado no dia 06.03.2010 para compor o relatório I da disciplina Física Eletricidade da Universidade Salvador – UNIFACS.
Professor: Sérgio Ricardo.
Salvador
2010
1 OBJETIVOS
O experimento tem como objetivo visualizar e interpretar o comportamento do
campo elétrico nas proximidades de dois eletrodos de formatos diferentes, através do
mapeamento das configurações das linhas de força.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O conceito de linhas do campo elétrico, também conhecidas como linhas de
força, foi introduzido com a finalidade de representar o campo elétrico através de
diagramas, permitindo, assim, sua visualização através de linhas que indiquem sua
orientação.
A linha de força é tangente ao vetor campo elétrico em cada ponto do espaço,
sob influencia elétrica, e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico. As linhas do
campo elétrico nas proximidades de uma carga positiva são orientadas de modo a se
afastarem da carga. De modo contrário, nas proximidades de uma carga puntiforme
negativa as linhas do campo elétrico são orientadas em direção a carga negativa.
Os campos elétricos são produzidos por cargas elétricas, que podem ser positivas
ou negativas. O campo elétrico numa dada região da superfície pode ser obtida por
representação de uma série de linhas de campo desenhadas no espaço em torno das
cargas. As linhas de força para cargas pontuais, isoladas, têm simetria radial e podem
ser representadas pela Figura 1. Na Figura 2 pode-se visualizar um conjunto de curvas
devido a um sistema de duas cargas pontuais e que pertencem a duas famílias de curvas
ortogonais entre si.
O espaçamento das linhas está relacionado ao valor do campo elétrico. Ao se
afastar da carga, o campo fica mais fraco e as linhas de campo se tornam mais
espaçadas. Quanto mais próximas essas linhas, mais intenso será o campo elétrico.
Figura 1: Linhas do campo de uma carga puntiforme.
Figura 2: Linhas do campo de um dipolo.
3 MÉTODO EXPERIMENTAL
3.1 Materiais
Gerador eletrostático de correia (Gerador de Van Der Graff);
Cuba acrílica
Conjunto de eletrodos
Óleo
Sementes isolantes
Fios e conexões
3.2 Procedimento
Numa cuba acrílica contendo uma pequena quantidade de óleo e sementes
isolantes, são introduzidos dois eletrodos conectados a um gerador eletrostático. As
partículas de sementes se orientam na direção do campo elétrico. O formato dos
eletrodos determinará a configuração do campo.
A realização desse experimento permitirá a visualização das linhas de força de
um campo elétrico.
Figura 3: Gerador de Van Der Graff.
4 ANÁLISE E APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
Num dipolo elétrico podemos observar que o traçado das linhas do campo
elétrico começa com as cargas positivas e termina com as cargas negativas, como
mostra a Figura 4.
Figura 4: Dipolo Elétrico.
A Figura 5 permite visualizar a configuração das linhas de força existentes entre
duas placas paralelas. Observa-se que em pontos não muito distantes das extremidades
as linhas tendem a manter-se paralelas e igualmente espaçadas indicando que o campo é
uniforme nessa região. Em pontos mais próximos das extremidades o campo deixa de
ser uniforme, sendo representado por linhas de força curvas.
Figura 5: Representação de campo elétrico paralelo.
Na Figura 6 as linhas de força estão representadas entre uma carga puntiforme
negativa dentro de um condutor semicircular com carga positiva. Nota-se que há linhas
uniformes saindo do condutor para a carga. Deve-se notar, entretanto, que estas
considerações são válidas para pontos não muito próximos das extremidades do
semicírculo. De fato, nestas extremidades as linhas de força são curvas, indicando que aí
o campo deixa de ser uniforme.
Figura 6: Representação de carga puntiforme negativa e condutor semicircular com carga positiva.
Na Figura 7 estão traçadas as linhas de força do campo existente entre um
condutor circular carregado com carga negativa dentro de um condutor circular com
carga positiva de raio maior. Nota-se que as linhas são uniformes saindo do condutor
externo para o condutor interno.
Figura 7: Dois condutores circulares com cargas opostas e raios diferentes.
A Figura 8 apresenta o traçado das linhas de força do campo existente entre uma
carga puntiforme carregada com carga negativa e um condutor circular com carga
positiva. Nota-se que as linhas são uniformes saindo do condutor para a carga
puntiforme.
Figura 8: Carga puntiforme negativa e condutor circular com carga positiva.
Na fig.10 estão traçadas as linhas de força do campo existente entre uma placa a
90° com carga positiva e duas placas unidas em uma extremidade e com uma abertura
de ± 90 com carga negativa. Nota-se que há linhas uniformes saindo da placa positiva
para a negativa quando estas estão próximas. Ao afastar as placas as linhas se curvam.
De fato, quanto maior a distância, maior a curvatura das linhas de força.
Figura 9
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através do modelo experimental realizado pode se comprovar na prática que por
um ponto de campo elétrico não podem passar duas linhas de força, ou seja, não podem
se cruzar.
As linhas de força nascem em cargas positivas e morrem em cargas negativas,
como mostram as figuras. Pela configuração das linhas de força, podemos visualizar o
campo elétrico de uma maneira simplificada. Onde as linhas de força estão mais
próximas, sabemos que o campo elétrico é mais intenso; onde as linhas de força estão
mais afastadas, o campo elétrico é mais fraco. Observe que as linhas de força também
representam uma boa imagem de como E varia numa dada região.
6 REFERÊNCIAS
TIPLER, Paul A. Física. Vol. 2. Editora LTC.
CONFIGURAÇÃO DE LINHAS DE FORÇA EM ELETRODOS DE FORMATOS DIFERENTES, Produzido por Universidade Católica de Brasília. Disponível em: www.fisica.ucb.br/sites/000/74/fisica/roteiro/eletro/linhforc_v1.pdf > Acesso em março 2010.
HALLIDAY, David. Física 3. 5 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos S.A, 2004.
