INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE

SÃO PAULOCÂMPUS SÃO JOÃO DA BOA VISTA

TÉCNICO EM INFORMÁTICA INTEGRADOAO ENSINO MÉDIO

Representação de superfícies equipotenciais geradas pelo campo elétrico entre dois eletrodos a partir de medidas de potencial elétrico

3° ano B - Informática

Alexandre de Freitas - 1420372

Felipe Henrique - 1420119

Rafael Dattoli - 142078x

Rodne Santos - 1420364

Wilson Paiva - 1420763

São João da Boa Vista - Novembro/2016

INTRODUÇÃO

O campo elétrico surge da simples existência de uma carga elétrica numa região

qualquer do espaço. Essa carga modifica algumas propriedades dos pontos do espaço ao

seu redor, criando aquilo que denominamos campo elétrico.

Depois de gerado esse campo elétrico podemos colocar uma carga x em seu

espaço de atuação podemos perceber então, que conforme a combinação de sinais entre

as duas cargas, esta carga x, será atraída ou repelida.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O campo elétrico é um campo vetorial que consiste em uma distribuição de vetores,

um para cada ponto na região ao redor de um objeto carregado, tal como uma barra

carregada.

Michael Faraday introduziu o conceito de campo elétrico no século XVII, imaginava

o espaço ao redor de um corpo carregado sendo preenchido por linhas de força. Embora

não tenha significado físico real, tais linhas fornecem um modo conveniente de se

visualizar a configuração dos campos elétricos. Nesse experimento foi possível observar o

campo magnético de diferentes materiais (eletrodos de disco, barra e anel).

No eletromagnetismo clássico, o potencial elétrico em certo ponto no espaço, é o

quociente entre energia potencial elétrica e a carga associada a um campo elétrico

estático. É uma grandeza escalar, geralmente medida em volts. Também é relacionada

com a capacidade de um corpo eletrizado realizar trabalho em relação a certo campo

elétrico.

Considerando o campo no espaço, conclui-se que superfícies de mesmo potencial

ou superfícies equipotenciais são planos perpendiculares à direção do campo, no caso de

campo elétrico uniforme.

Denominamos superfície equipotencial a superfície cujos pontos estão ao mesmo

potencial. O teorema que relaciona linhas de força com superfícies equipotencial pode ser

denominado da seguinte forma; O vetor campo elétrico E é perpendicular à superfície

equipotencial em cada ponto dela e, consequentemente, as linhas de força são

perpendiculares as superfícies equipotenciais.

OBJETIVOS

Neste experimento temos como objetivo principal representar as superfícies

equipotenciais geradas pelo campo elétrico entre dois eletrodos, a partir de medidas de

potencial elétrico. Representando as linhas de força do campo elétrico para as superfícies

equipotenciais obtidas.

MATERIAIS E MÉTODOS

Figura 1 – experimento sendo realizado com eletrodos de barra

Figura 2 - experimento sendo realizado com eletrodos de disco

Figura 3 - experimento sendo realizado com eletrodos de disco e barra

Materiais utilizados:

✓ Cuba transparente 43x30cm – Quantidade 1

✓ Eletrodos de barra – Quantidade 2

✓ Eletrodos de disco – Quantidade 2

✓ Ponteira de metal para medições – Quantidade 1

✓ Cabos de ligação com derivação banana/banana – Quantidade 4

✓ Fonte de alimentação 0 a 20VDC – 3A – Quantidade 1

✓ Multímetro Digital – Quantidade 1

Métodos:

1. Faça a montagem do equipamento como representado na figura. Observe que

iremos iniciar com dois eletrodos cilíndricos;

2. Coloque sob a cuba uma folha de papel quadriculado (ou milímetrado, ajuste os

eletrodos para que fiquem a 10 cm um do outro);

3. Em uma outra folha representa o formato dos eletrodos, nesta folha você deve

fazer as marcações das medidas obtidas;

4. Coloque aproximadamente 5 mm de água na cuba (observe se os eletrodos

estão submersos);

5. Ajuste a fonte de alimentação para 10 VDC;

6. Ligar o terminal negativo do voltímetro ao terminal negativo da fonte;

7. Ligar os terminais da fonte aos eletrodos;

8. Ligar o terminal positivo do voltímetro na ponteira de medição;

9. Ligar a fonte;

10.Mergulhar a ponteira verticalmente na água e procurar por pontos que indique

ddp de 2V, 4V, 6V e 8V. Encontre, no mínimo, 7 pontos para cada tensão.

Anote, na folha de papel milimétrico, a localização e o valor da ddp dos pontos

medidos;

11.Traçar as curvas equipotenciais para os valores de ddp estabelecidos;

12.Repetir os procedimentos para os seguintes pares de eletrodos:

um eletrodo cilíndrico e um plano;

dois eletrodos planos.

ANÁLISE

Feito o experimento podemos analisar o campo elétrico produzido pelos diferentes

materiais:

Quando colocado os dois eletrodos cilíndricos sobre a cuba, percebemos que as

superfícies equipotenciais geradas são circulares, com bordas cada vez mais

arredondadas conforme mais próximo dos eletrodos.

Porém quando colocado os dois eletrodos de barras sobre a cuba, percebemos

que as superfícies equipotenciais geradas são uniformes.

Percebemos então que isso se deve ao campo elétrico gerado pelos eletrodos,

sendo que a distribuição dos elétrons do disco difere da distribuição da barra, portanto

resultados diferentes foram apresentados.

Superfícies equipotenciais esperadas:

Figura 3 - Superfícies equipotenciais de eletrodos cilíndricos

Figura 4 - Superfícies equipotenciais de eletrodos barra

Superfícies equipotenciais do experimento:

Figura 5 - Superfícies equipotenciais de eletrodo disco

Figura 6 - Superfícies equipotenciais de eletrodo barra

O experimento saiu, portanto, dentro do esperado comparando, portanto, as figuras

4 e 5 com as 6 e 7.

As linhas de força que segundo o teorema apresentado na fundamentação teórica

(pág. 3) deveriam ser perpendiculares as superfícies equipotenciais também se

diferenciaram nos eletrodos disco dos eletrodos barra.

As linhas de força do disco são curvas enquanto as linhas da barra são uniformes.

Linhas de força esperadas:

Figura 7 - Linhas de Força do eletrodo disco

Figura 8 – Linhas de Força de eletrodos barra

Figura 9 – Linhas de Força de eletrodos disco

Figura 10 - Linhas de Força de eletrodos barra

O experimento saiu, portanto, dentro do esperado comparando, portanto, as figuras

7 e 8 com as 9 e 10.

Através da análise do experimento obtemos também a localização dos polos norte e sul dos eletrodos sendo o polo norte o que apresenta medidas de potencial elétrico mais elevadas do que comparadas ao o polo sul.

CONCLUSÕES

Este experimento nos permitiu estudar e identificar a relação entre superfícies

equipotenciais e linhas de força.

Tendo em vista que encontramos as medidas de potencial elétrico, foi possível

encontrar o campo magnético dos eletrodos e traçar as superfícies equipotenciais.

Consequentemente com os dados obtidos podemos encontrar a localização dos

polos norte e sul.

Além disso comprovamos com os resultados obtidos a uniformidades das linhas de

força no eletrodo de barra e a curva formada pelos mesmo em eletrodos circulares.

REFERÊNCIAS

Referência: Filho, José Higino Dias. Mapeamento de linhas equipotenciais e de linhas de força do campo elétrico utilizando uma cuba eletrolítica. Disponível em:

<http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33526>. Acesso em: 22

de novembro de 2016.

Referência: SOFISICA. Potencial Elétrico. Disponível em:

<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/potencial.php>.

Acesso em: 22 de novembro de 2016.