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Campos Elétricos e Superfícies Equipotenciais
Objetivo
O objetivo principal desta atividade é visualizar a existência das linhas de campo de um campo elétrico e das superfícies equipotenciais.
Aparato experimental

Para realizar este experimento será utilizado um multímetro, um gerador de van de graaff, uma fonte alimentação variável, um aquário com duas placas de cobre com um papelmilimetrado no fundo como mostra a figura abaixo.

Fig. 1
Desenvolvimento Teórico
Campo elétrico é um campo vetorial, constituído por uma distribuição de vetores, um para cada ponto de uma região em torno de um objeto eletricamente carregado.
Campo elétrico é uma forma de explicar a força eletrostática entre duas cargas é supor quetoda carga produz um elétrico no espaço que a cerca. A força eletrostática que age sobre uma das cargas atribuída ao campo elétrico produzido pela outra carga na posição da primeira.
O campo elétrico E em qualquer ponto do é definido em termos da força eletrostática F que seria exercida em uma carga de prova positiva q0 colocada nesse ponto.
E=limq0→0Fq0
O rigor matemático da equação acima éfalso. Lembrado que no mundo real não existe cargas menores e!
O limite da equação acima fisicamente significa que a carga de prova é suficientemente pequena que não altera o campo elétrico.
As linhas de campo elétrico são usadas para visualizar a orientação e a intensidade dos campos elétricos. O vetor campo elétrico em qualquer ponto do espaço é tangente à linha de campo elétrico que passapor esse ponto. A densidade de linhas de linhas de campo elétrico em uma região do espaço é proporcional ao módulo de campo elétrico nessa região. As linhas de campo elétrico começam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.

O módulo do campo elétrico E produzido por uma carga pontual q a uma distância r da carga é dada por:
E=kqr2

A força eletrostática exercida por uma cargapuntiforme em outra carga puntiforme aponta na linha que une as cargas e varia inversamente com o quadrado da distancia entre elas. A força elétrica é conservativa e, portanto, há uma função da energia potencial U associada a ela. Se o ponto de aplicação de uma força conservativa F sofrer um deslocamento dl, a variação na função energia potencial U associado a este deslocamento é dado por

dU=-F.dlComo a força conservativa é exercida pelo campo eletrostático E em uma carga puntiforme q, então a força é dada por

F=qE

e se a carga puntiforme q sofrer um deslocamento dl, a variação correspondente na energia potencial eletrostática é dada por

dU=-qE.dl

A variação da energia potencial por unidade de carga é denominada diferença de potencial dV

dV=-E.dl

para um deslocamentofinito do ponto a para b, a variação no potencial é

ΔV=vb-va=-abE.dl

A unidade para a diferença de potencial no SI é o joule por Coulomb, denominada volt (V).
Superfícies equipotenciais: os pontos que pertencem a uma superfície equipotencial possuem o mesmo potencial elétrico. O campo elétrico E é sempre perpendicular a superfície equipotencial correspondente.

Quando existem numaregião duas placas igualmente carregada com cargas de sinais contrários, surge entre elas um campo elétrico.

Como pode ser observado, as linhas de força são paralelas e igualmente espaçadas, o que mostra que este campo é um campo cuja intensidade é constante para todos os pontos, ou seja se trata de um campo elétrico uniforme.
A diferença de potencial entre dois pontos que estão entre as placas édada pela equação:
Vab=Ed

Sendo que d é a distancia entre os dois pontos, e E é o módulo do campo elétrico.


O Gerador Van de Graaff é uma máquina que utiliza uma Correia Móvel para acumular Tensão Eletrostática muito alta na cavidade de uma Esfera de Metal.
No interior do Gerador de Van de Graaff, a Correia Móvel está acoplada a uma Roldana de Plástico, Figura 2. Quando o Motor aciona...
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