LINHAS EQUIPOTENCIASRelatrio apresentado ao Professor Sandinei
Ugo Santos da Disciplina Fsica Geral e Experimental III E, da turma
P-20, turno vespertino.
Universidade Federal da Bahia Salvador 06/04/2009
SUMRIO
1
INTRODUO................................................................................................................4
2
PRELIMINARES.....................................................................................4
3- EQUIPAMENTOS
UTILIZADOS...................................................................................5
CONCEITOS
4
PROCEDIMENTO...........................................................................................................5
5-DISCURSO
EXPERIMENTO.................................................................................7
DO
5.1 DISCURSO AINDA
PERTINENTECAS...................................................................8
6
CONCLUSO................................................................................................................9
7
BIBLIOGRFICAS..........................................................................10
REFERNCIAS
8(FIGURAS)......................................................................................................11
ANEXO
6 ANEXO
(GRAFICOS).................................................................................................12
1. INTRODUOEste experimento por sua vez tem o propsito de
mostrar experimentalmente as linhas equipotenciais presentes num
certo circuito, poderemos ter um melhor entendimento de Campo
Eltrico e Linhas equipotenciais, pois o experimento consiste em
fazermos o mapeamento de algumas linhas equipotenciais num meio
lquido condutor, no caso usamos o sulfato de cobre CuSO4, com a
ajuda de um circuito detector de zero. Toda vez que temos uma regio
no espao com a presena de uma carga eltrica est regio sofre a ao de
um campo eltrico. Introduzindo uma segunda carga esta sofrer ao de
uma fora de atrao ou repulso devido presena do campo e a partir das
linhas equipotenciais podemos determinar a orientao do campo
eltrico.
2. CONCEITOS PRELIMINARES
Antes de iniciarmos nosso experimentos teremos que ter um breve
conceito sobre temos que iremos explanar e usar constantemente mais
adiante. CAMPO ELTRICO O campo Eltrico um campo Vetorial que
consiste em uma distribuio de vetores um para cada ponto da regio
ao redor de um de um objeto carregado. A direo desse campo dado
pela direo da fora sobre a carga positiva. LINHAS DE FORAS As
cargas positivas encontram-se em movimento dentro de um campo
eltrico. A partir da trajetria dessas cargas, traam-se linhas que
so denominadas linhas de fora, que tm as seguintes propriedades:
Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas; As linhas
so tangenciadas pelo campo eltrico; Duas linhas de fora nunca se
cruzam; A intensidade do campo eltrico proporcional concentrao das
linhas de fora. SUPERFCIE EQUIPOTENCIAL As superfcies
equipotenciais so aquelas onde o potencial eltrico o mesmo em
qualquer ponto de S. Isto significa que a diferena de potencial
entre dois pontos, pertencentes a esta superfcie, igual a zero e
portanto, o trabalho para deslocar uma partcula carregada, sobre S
(superfcie), nulo. LINHA EQUIPOTENCIAL Podemos defini-la como Lugar
geomtrico dos pontos que possuem o mesmo potencial. Uma
caracterstica das linhas equipotenciais que entre dois pontos da
mesma linha no h corrente eltrica em conseqncia da ddp entre estes
pontos ser zero.
3. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS -cuba de madeira e vidro com papel
milimetrado na superfcie inferior- fonte de tenso - eletrodos -
haste e/ou placa de metal - sonda mvel - sonda fixa com resistncia
de proteo para o galvanmetro - lquido condutor, CuSO4. -
galvanmetro de zero central - placa de ligao
- chave liga-desliga (duas) - folha de papel milimetrado -
fios
4. PROCEDIMENTOS Montamos o circuito da seguinte forma:
Iremos realizar 3 configuraes, a seguir:
.
CONFIGURAO 1:Iremos montar o circuito com a seguinte
configurao:
Nosso primeiro trabalho foi com a configurao acima, colocamos
1(uma) eletrodo no ponto (50,150) e outro eletrodo no ponto
(50,350) movendo na sonda mvel comeamos a procurar os pontos onde a
ddp (V) nula e assim fomos mapeando essas linhas repassando esses
dados para o papel milimetrado.
CONFIGURAO 2
Nesta configurao trabalhamos agora com a adio de uma haste
metlica posicionada diagonalmente entre as os dois eletrodos e
procedemos as medidas da mesma forma.
Posicionamos as 02 (duas) hastes metlicas e um terceira barra e
medidos os pontos a fim de detectarmos os pontos 0 ( V = 0),
movendo a sonda fixa.
CONFIGURAO 3
5. DISCURSO DO EXPERIMENTOAo mergulharmos sonda mvel na soluo
medimos diretamente a corrente existente entre a ponta de prova
fixa e a mvel. E Indiretamente tambm estvamos medindo nessa situao
a diferena de potencial existente entre as pontas de prova ou
sondas propriamente dita. Na soluo temos a presena de ons Cu2+ e
SO2- (Soluo Condutora) assim os eltrons se deslocam do plo de maio
rpotencial para os de menores potencial. Ou seja estamos na verdade
encontrando os pontos onde no h ddp, onde as linhas a corrente so
nulas.
Em todas as configuraes traamos as linhas equipotenciais e
algumas linhas de corrente e o sentindo de cada uma delas, que
saiam do ponto positivo e finalizava no negativo, as linhas
equipotenciais devem passar pelas duas sondas evitando a diferena
de potencial entre elas e conseqentemente evitando encontrar
correntes entre essas sondas. Identificando a polaridade dos
eletrodos: Configurao 1: De acordo com os grficos e as figuras
abaixo identificamos facilmente a maior concentrao de cargas onde
as linha equipotenciais esto mais estreitas o Campo Eltrico Maior,
logo h maior concentrao de cargas. Configurao 2: Nessa configurao a
maior concentrao de cargas apresentam mais prximas dos eletrodos
conforme o maior estreitamento das linhas equipotenciais
Configurao 3: Assim como as demais a maior concentrao de cargas
apresenta-se onde as linhas equipotenciais esto mais estreitas. As
linhas equipotenciais so perpendiculares s linhas de fora e essas
linhas indicam a direo do campo eltrico em um ponto, dessa maneira
as linhas equipotenciais devem ser as mesmas se no teremos em
determinados pontos duas indicaes de campo eltrico e tambm a
existncia de dois potenciais em um ponto, o que absurdo. Por esse
motivo duas linhas equipotenciais nunca se interceptam (linhas de
mesma superfcie).Assumindo que a resistividade da soluo de sulfato
de cobre muito superior resistividade do metal dos eletrodos,
podemos considerar os eletrodos como equipotenciais, pois os
eletrodos so condutores e devem ter cargas distribudas na superfcie
e como a resistividade seja muito baixa temos que o potencial em
seu interior no muito diferente de um ponto a outro. Dessa maneira
tambm conclumos que deve haver pouco movimento de cargas em seu
interior. Pela condio de equilbrio eletrosttico temos que o
potencial deve ser o mesmo em todo o condutor. So a partir dessas
consideraes que os eletrodos so elementos equipotenciais.
Caso o fundo da cuba no fosse horizontal teramos uma
resistividade do fludo no mais uniforme, esse efeito teria enorme
influencia em nosso experimento, alterando a forma das linhas
equipotenciais.
Uma variao na profundidade da cuba anloga a uma variao de
dieltrico no caso eletrosttico equivalente, pois a resistividade do
fludo muito maior que os eletrodos. Assim como em capacitores a
introduo de um dieltrico altera as linhas de campo, dessa forma
podemos considerar a parte mais profunda (maior resistividade) como
um dieltrico que foi introduzido entre os eletrodos. A
equipotencial determinada pela sonda mvel deve passar
obrigatoriamente pela sonda fixa, pois as linhas equipotenciais,
neste caso, so nicas e s existe um caminho, que pode ser percorrido
nos dois sentidos, no qual uma carga de prova que se desloca e o
trabalho realizado sobre ela pelo campo eltrico nulo, pois durante
todo este percurso (seguindo uma linha equipotencial) o campo
eltrico e, portanto, a fora eltrica so perpendiculares ao movimento
da carga de prova, o que implica em trabalho nulo. Modificando esse
experimente de um caso 2D para um caso 3D sem modificaes
significativas, poderamos simular problemas eletrostticos em trs
dimenses utilizando uma cuba com profundidade maior na qual
poderamos colocar mais soluo eletroltica. A partir da
consideraramos uma outra dimenso, a profundidade, que foi
negligenciada quando analisamos os fato 2D, como a resistividade
proporcional profundidade da soluo, quanto mais profunda for cuba
maior ser o volume e conseqentemente maior a resistividade, ento
seria anloga
a introduo gradativa de um dieltrico de resistividade cada vez
maior em um capacitor, alterando essa forma as linhas de campo.
5.1 DISCURSO AINDA PERTINENTE- Simetria das Linhas
Equipotenciais e de Corrente: Podemos observar simetria tanto nas
linhas equipotenciais como nas linhas de correntes, sabendo que o
Potencial de um corpo em um ponto decresce medida que distncia do
corpo aumenta. As equipotenciais so semi-crculos, devido ao formato
do eletrodo (cilindro), j as linhas de correntes so
perpendiculares, assim temos sempre linhas simtricas em relao ao
centro do eletrodo.
- Focalizao das linhas de corrente pela placa: As linhas de
corrente podem convergir ou divergir, dependendo da polaridade
(polaridade + > linhas convergem polaridade - > linhas
divergem). - Regies de campo mais intenso: As regies de campos mais
intenso so onde as linhas equipotenciais esto mais estreitas e onde
h maior concentrao de linhas de fora. - Efeito de pontas: Podemos
observar esse efeito quando adicionamos a haste metlica. - Estudo
dos erros experimentais: Assim como os demais experimentos temos
uma sries que erros, tais como: Deteco e marcao dos pontos;
Resistncia dos fios Operador; Cuba no totalmente horizontal O tempo
(clima) *
*Sabemos que em experincias eletrostticas no funcionam bem em
dias midos, pois dias midos existe um excesso de vapor de gua no
ar, as molcula de gua, pertencem classe de molculas que possui
momento de dipolo eltrico, isto , nestas molculas o centro das
cargas positivas no coincide com o centro das cargas negativas.
Este desequilbrio faz com que tais molculas sejam eletricamente
ativas, podendo ser atradas por superfcies carregadas, tanto
positiva quanto negativamente. Ao colidirem com superfcies
carregadas, as molculas agem no sentido de neutralizar parte da
carga na superfcie, provocando deste modo efeitos indesejveis para
os experimentos de
eletrosttica. Isto porque no se tem mais certeza sobre qual a
quantidade de carga que realmente se encontra sobre a
superfcie.
6. CONCLUSO:Em virtude dos dados coletados e aplicabilidades de
conceitos fsicos, nesse experimento, podemos entender e at mesmo
visualizar as linhas eqipolentes e tambm percebermos porque ela so
perpendiculares as linhas de fora. Ou seja, esse experimento nos
ajudou a entender de forma clssica campo eltrico, alm de sua
componetes.
7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
TEXTOS DE LABORATRIO ELETRICIDADE E MAGNETISMO . Instituto de
FsicaDepartamento de Fsica do Estado Slido/ UFBa.
http://www.falstad.com/emstatic/ - Simulador de campo
Eltrico
ANEXOS (FIGURAS)Configurao 1:
Configurao 2
Configurao 3
