Campo eletrostático

INSTITUTO DE FÍSICA – UFRGS Física Geral e Experimental III A (FIS01202)

Atividade de Laboratório II
CAMPO ELETROSTÁTICO

I. – Objetivos: Ao término desta atividade você deverá ser capaz de: 1 – entender, na prática, o que é uma superfície equipotencial; 2 – obter a configuração das linhas de força de um campo elétrico E a partir das correspondentes superfícies equipotenciais; 3 – obter o campo elétrico E a partir das variações do potencial nos eixos x e y ; 4 – descrever o comportamento do potencial elétrico e do campo elétrico no interior e na superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático.

II. – Introdução: A relação matemática entre o campo eletrostático E(r) num determinado ponto r e o valor do potencial V (r) neste mesmo ponto é E = −grad(V ) . (1)

Observe que enquanto V é uma função escalar da posição, o campo E é uma função vetorial. O gradiente de V nada mais é do que a derivada do potencial V em relação ás três direções x, y e z do espaço, multiplicada pelos correspondentes vetores unitários nestas direções, ou seja, E=− dV dV dV k. i− j− dx dy dz (2)

No experimento a ser realizado hoje traçaremos as linhas de força do campo eletrostático. Estas linhas nada mais são do que curvas que acompanham os vetores E em cada ponto do espaço, de modo que o vetor E seja sempre tangente à curva no ponto. O multiteste não pode medir diretamente o vetor E, mas sim diferenças de potencial. Por isso mediremos as linhas equipotenciais e a partir delas traçaremos as linhas de força do campo E. Conforme estabelecido pela relação (2), as linhas de E são traçadas ortogonais as linhas equipotenciais. Devem partir da região de maior potencial para a de menor potencial.

III. – Atividades práticas: III.1 – Obter a configuração do campo elétrico de um dipolo elétrico colocado numa cuba com água. A experiência consiste em aplicar-se uma diferença de potencial de 10 Volts entre dois eletrodos na forma de ponteiros submersos em água, como indicado na Figura 1. O