Experimento superficies equipotenciais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Superfícies Equipotenciais



Estudante : Nicholas Félix Bezerra Silva -11021204

João Pessoa-PB
Fevereiro - 2013

1. OBJETIVO

O objetivo deste experimento foi o de determinar a forma de diversas linhas equipotenciais para três configurações diferentes deeletrodos dispostos, bem como traçar as linhas de campo elétrico correspondentes a cada configuração.
Fez parte do objetivo, ainda, uma comparação das linhas equipotenciais e de campo elétrico obtidas com as que seriam previstas teoricamente.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

O campo elétrico é um campo vetorial: ele consiste em uma distribuição de vetores, um para cada ponto na região ao redor de um objetocarregado, tal como uma barra carregada. Teoricamente, definimos o campo elétrico colocando-se uma carga positiva q0, chamada de carga teste, em algum ponto máximo de um objeto carregado. A seguir, medimos a força eletrostática F que atua sobre a carga teste. O campo elétrico E neste ponto devido ao objeto carregado é definido como

E=Fq0(campo elétrico) | equação (1) |

Potencial elétrico éa capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico. Para obter o potencial elétrico deum ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela expressão

V=Epq | equação (2) |

ondeEp é a energia potencial, q é a carga e V é o potencialelétrico.
O potencial elétrico pode ser representado por linhas equipotenciais e no caso de três dimensões por superfícies equipotenciais. 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 umapartícula carregada, sobre S, é nulo.
Uma conseqüência da definição de superfície equipotencial é que o campo elétrico E deve ser perpendicular a S em qualquer ponto. Isto significa que a componente do campo E, tangencial à superfície S, é nula. Uma configuração de linhas de campo e de linhas equipotenciais para duas cargas puntiformes de mesma intensidade e sinais opostos está esquematizada nafigura 1. As linhas contínuas são as equipotenciais, e o campo elétrico é representado pelas linhas pontilhadas.

Figura 1: Linhas equipotenciais e de campo elétrico para duas cargas pontuais.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O equipamento utilizado para a realização deste experimento consistiu em um multímetro, dois eletrodos planos e dois eletrodos cilíndricos, cuba eletrolítica, cabos de conexão,uma fonte de tensão e papel milimetrado. As cubas eletrolíticas são de vidro e o eletrólito é água de torneira.
Os eletrodos foram dispostos em posição perpendicular ao fundo da cuba e estafoi ligada à fonte de tensão. Esta fonte forneceu uma tensão fixa de 10,01 volts durante o experimento. O multímetro foi conectado de tal modo que a ponta de prova preta COM ficou fixa no mesmo potencial dopólo negativo da fonte de alimentação. A ponta vermelha (sonda) foi posicionada em pontosdiferentes do líquido, que foram lidos na graduação no fundo da cuba e em seguida anotados no papel milimetrado. Foram marcados seis ou sete conjuntos (de seispontos cada) que tinham o mesmo potencial em relação aos eletrodos (cada conjunto com um potencial diferente) definindo assim asrespectivas linhas...
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