Experimento - ponte de wheatstone

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EXPERIMENTO 4 – PONTE DE WHEATSTONE E CAMPO ELETROLÍTICO

Data: 16/9/11, UnB, Brasília – Grupo 1

Objetivos:
Determinar através das superfícies equipotenciais a direção do vetor Campo elétrico, e verificar as relações entre as resistências e calcular a resistência de Rx na ponte de Wheatstone.

Introdução Teórica

- Ponte de Wheatstone
A ponte de Wheatstone constitui um caso deconfiguração de resistores que pode ser útil para se descobrir a natureza de um deles, sendo que nela estes não estão nem em série, nem em paralelo. Nesse caso, dois ramos de circuito contendo dois resistores cada um são ligados por um galvanômetro, como mostrado na figura.

O conjunto é ligado a uma fonte de tensão, e , quando o galvanômetro indica corrente nula, diz-se que a ponte estáequilibrada, pois as correntes em cada ramo são iguais mas possuem sentidos diferentes.
Quando a ponte está equilibrada, e considerando os dados da figura, temos a relação:
Rx * R2 = R1 * R3
Sendo uma resistência de um fio dada por :
R = ρL/ A, sendo ρ a resistividade do material, L o comprimento do fio, e A sua área de secção. Considerando que no experimento o material de todos os fios é o mesmo esuas áreas de secção também, surge a relação:
Rx = (L1/L2) * R3.
Outro conhecimento importante para a compreensão do procedimento a seguir é a relação das cores, colocadas pelos fabricantes nos resistores, com seus valores de resistências e a precisão desses valores. Geralmente em um resistor há três cores que indicam o valor de sua resistência e outra que indica seu erro. Os valores nominais aserem utilizados no calculo desse número, relativos às cores, estão na tabela abaixo:
Cor | PRETO | MARROM | VERMELHO | LARANJA | AMARELO | VERDE | AZUL | ROSA | CINZA | BRANCO |
Valor | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

A resistência é dada por:
(10 a + b). 10^c, sendo a o valor da primeira cor, b o valor da segunda e c o da terceira. A precisão do valor, em porcentagem, é dadapor uma quarta cor: é de 10% para prata e 5% para dourado.

- Campo Eletrolítico:
O campo elétrico e a energia potencial são grandezas que representam um efeito de uma carga ou um grupo de cargas sobre um ponto no Espaço. Entende-se o Campo Elétrico como um vetor e a energia Potencial como sua descrição escalar, sendo que a variação de potencial está muito ligada ao campo elétrico.
Uma boamaneira de se visualizar campos elétricos são as linhas de campo, que são representadas se afastando das cargas positivas e se aproximando das negativas. Já superfícies equipotenciais são uteis, pois representam pontos vizinhos com mesmo potencial elétrico. Como o potencial elétrico depende do campo e da distância até sua carga geradora, pontos de superfícies equipotenciais são eqüidistantes dacarga que criou o campo.
A partir de superfícies equipotenciais podem-se obter as linhas de campo, e vice versa, pois linhas de campo são perpendiculares às superfícies equipotenciais. A direção do campo vai sempre ser a tangente obtida num ponto qualquer da linha de campo.
As linhas de campo também são importantes para saber onde o campo está mais intenso. Somando o numero de linhas de campo numadeterminada área, obtemos o fluxo do campo elétrico na região, sabendo, portanto onde o campo elétrico é mais intenso.
Vamos abordar nesta prática uma atividade envolvendo uma cuba com eletrodos para se determinar as superfícies equipotenciais entre eles, obtendo daí as linhas de campo e a direção do Campo Elétrico.

Materiais Utilizados

- 1 Multímetro; - Placa com 6 resistores Rx;
-5 resistores R3 diversos; - 1 resistor de proteção de 1Kohm, 15W;
- Fonte Estabilizada ;
- Fio de 1000 milímetros graduado com régua e com contato móvel;
- Cuba eletrolítica; - 1 folha de papel milimetrado;
- Canetinha; - Reostato de 0 a 100 ohms;
- Fios Elétricos; -Braço guiado no eixo vertical e horizontal;
- 2 eletrodos retos; - Eletrodo com 2 círculos concêntricos...
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