Linhas equipotenciais, Trabalhos de Física

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ALANA FONSECA SILVA DANTAS

CAROLLINA SILVA DE SANTANA

CLEIDSON SANTOS DE SOUZA

DÉBORA CARVALHO DA SILVA OLIVEIRA

JEANDAVI BARBOSA DOS SANTOS

RELATÓRIO DE FÍSICA

LINHAS EQUIPOTENCIAIS

SALVADOR – BA

ALANA FONSECA SILVA DANTAS

CAROLLINA SILVA DE SANTANA

CLEIDSON SANTOS DE SOUZA

DÉBORA CARVALHO DA SILVA OLIVEIRA

JEANDAVI BARBOSA DOS SANTOS

RELATÓRIO DE FÍSICA

LINHAS EQUIPOTENCIAIS

Relatório solicitado à disciplina Física III, realizado no dia 22 de janeiro de 2019, sob a orientação do professor Ronaldo Naziazeno.

SUMÁRIO

• 1. OBJETIVO ___________________________________________________
• 2. INTRODUÇÃO ________________________________________________
• 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ___________________________________
• 4. MATERIAL UTILIZADO _________________________________________
• 5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL _______________________________
  • ______________________________________ 6. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO
  • _________________________________________________ 7. PROPAGAÇÃO DE ERROS
• 8. CONCLUSÃO _________________________________________________
• 9. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA __________________________________
• 10. ANEXOS___________________________________________________

1. OBJETIVO

Fazer o estudo qualitativo da distribuição de linhas equipotenciais e de campo elétrico em diferentes "distribuições de cargas" (configurações de eletrodos).

2. INTRODUÇÃO

Em nosso experimento, mapearemos as linhas de campo elétrico através das linhas de corrente geradas numa solução de 𝐶𝑢𝑆𝑂 4 (sulfato^ de^ cobre). A presença de eletrodos, negativo e positivo, ligados a uma fonte de tensão, no líquido produzir á o deslocamento de portadores de cargas positivas (íons 𝐶𝑢++) e portadores de cargas negativas (íons 𝑆𝑂 4 −^ −) dessa solução aos respectivos eletrodos.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O campo elétrico gerado por uma distribuição de cargas em repouso (campo eletrostático) configura-se como um campo conservativo. Ao dizermos conservativo estamos dizendo que a integral ∫ 𝐸⃗ .. 𝑑𝑙 = 0 Ou seja, a integral de caminho do campo eletrostático, 𝐸⃗ , independe da trajetória. Assim, se calcularmos essa integral entre dois pontos quaisquer, o seu resultado deverá depender apenas do ponto inicial e do sinal. 𝑏 ∫ 𝐸⃗. 𝑑𝑙 = −(𝑉𝑏 − 𝑉𝑎) 𝑎 Assim, onde a função 𝑉 = 𝑉 (𝑥, 𝑦, 𝑧), chamamos de potencial eletrostático ou potencial elétrico e a diferença. (𝑉𝑏 − 𝑉𝑎) = 𝑉𝑎𝑏 Chamamos de diferença de potencial ou ddp, simplesmente. Como vimos nos experimentos anteriores, essa diferença de potencial está associada ao surgimento de uma corrente elétrica em um condutor, cuja intensidade é estabelecida pela Lei de Ohm: 𝑖 =𝑈/𝑅

Onde, 𝑟 = √ (𝑥2 + 𝑦2 + 𝑧2) e 𝑘 é uma constante associada ao meio (no caso do vácuo ela assume o valor 𝑘 = 9.109 𝑁𝑚 2 /𝐶^2 ). Podemos ver, então, que para os pontos nos quais 𝑟 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 acarretarão em superfícies nas quais 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 e, consequentemente, 𝑈 = 0. Uma característica importante das linhas equipotenciais é que elas apresentam sempre perpendiculares às linhas de campo, assim, conhecidas as linhas equipotenciais, podemos determinar a direção das linhas de campo (ou de força no caso de haver cargas livres) e vice-versa.

4. MATERIAL UTILIZADO

• Solução de sulfato de cobre;
• Fonte de tensão DC (12V);
• Multímetro digital;
• Cuba para solução;
• Folhas de papel milimetrado;
• Sondas;
• Eletrodos.

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

-Derramar um pouco da solução de CuSO 4 sobre a cuba e tomar cuidado para que ela se espalhe uniformemente sobre toda ela;

• Montar as configurações escolhidas, mergulhando os eletrodos conectados a uma fonte de tensão na solução;
• Utilizar o multímetro para encontrar uma família de linhas equipotenciais para cada configuração; -Marcar os pontos no papel milimetrado.

6. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO

Os dados obtidos com a realização do experimento estão apresentados por meio de marcações em papeis milimetrados distintos nos anexos 1, 2 e 3. Os resultados consistem na marcação de pontos de mesmo potencial a fim de possibilitar a verificação da disposição das linhas de campo através da sua relação com as linhas equipotenciais. Para representar a superfície equipotencial, conectou-se pontos com o mesmo potencial e depois traçou-se linhas perpendiculares a elas para definir as linhas de campo elétrico. Para cada anexo 1, 2, e 3, foram escolhidas 3 configurações, respectivamente, que são ilustradas, de acordo com a ordem em que o experimento foi realizado, através das Figuras 1, 2 e 3. Os pontos em que o diferença de potencial elétrico (DDP) medida pelo multímetro foi igual a zero estão descritos na Tabela 1, 2 e 3 respectivamente.

Figura 1.

Figura 2.

determinado valor de campo elétrico produzido, pois um campo elétrico elevado pode provocar a ruptura dielétrica do ar com a ionização do mesmo, deixando de ser um isolante. O mesmo fenômeno pode ocorrer em qualquer dielétrico, como óleo e a porcelana, o que varia é a intensidade do campo que precisa ser aplicada para provocar a ruptura do dielétrico.

7. O método seria calculando o potencial que a superfície condutora produzia em cada ponto estabelecido do experimento.

7.0 PROPAGAÇÃO DE ERROS

O multímetro tem uma resolução de 0,1 V. A amplitude, metade da resolução, é 0,05 V. Como os valores indicados pelo multímetro podem ser quaisquer valores entre + 0,05 V e - 0,05 V com igual probabilidade, assume-se distribuição retangular. Nessa distribuição a incerteza padrão se relaciona com a amplitude através da seguinte equação: (I) uR = a/3 = 0,05/3 = 0,0167 V, onde a é amplitude. O grau de liberdade de uma distribuição retangular é infinito.

8.0 CONCLUSÃO

Foi possível confirmar a existência de linhas de força e também campo elétrico e verificar sua disposição para diferentes configurações de eletrodos, através do mapeamento das linhas equipotenciais na solução eletrolítica e sulfato de cobre. Concluiu-se então, a partir dos dados obtidos no experimento, que as linhas de campo e força são afetadas pelo formato dos eletrodos.

9.0 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

1. CAVALCANTI, Ebenézer; SANTOS, Erick; JÚNIOR, Roberto. Roteiros de Atividade Experimental de Física. Eletricidade e Magnetismo. Salvador, 2014.

10.0 ANEXOS

Papel milimetrado I: Superfície equipotencial para eletrodos em barra Papel milimetrado II: Superfície equipotencial para eletrodos triangular e em barra Papel milimetrado III: Superfície equipotencial para eletrodos circulares.