Laboratório de Física II da EEIMVR

Relatório de Física Experimental II:

Superfícies Equipotenciais

Professor: Dilson Caetano

Turma: VD

Laboratório de Física II da EEIMVR

Prática Desenvolvida por:
Martha Abrahão Ramos
Vitor Pereira de Sequeira
Thiago Silva da Mata
Gabriel Almeida de Oliveira

1. Introdução

Superfícies equipotenciais são superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos apresentam mesmo potencial elétrico, ou seja, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua superfície. Isso ocorre devido à energia potencial do corpo carregado ser a mesma em todos os pontos da equipotencial, ocasionado numa não realização de trabalho elétrico para movimentar esse corpo sobre a superfície. Caso contrário, isto é, se o campo tivesse uma componente ao longo da superfície, haveria trabalho realizado pelas forças elétricas devido ao deslocamento que tal corpo faria ao longo dessa componente.

1. Fundamentos teóricos

O campo elétrico é o resultado da força decorrente de uma interação entre uma carga puntiforme com uma carga (q0) menor que estiver no meio. A equação de campo elétrico se dá pela razão entre a força e a carga como a seguir:

[pic 1]

O Campo elétrico também pode ser escrito de forma que o relaciona com o potencial eletrostático  conforme segue:

[pic 2]

Já o potencial elétrico é por definição a energia potencial por unidade de carga e depende da distância entre as cargas elétricas.

3.        Objetivos do Experimento

O objetivo foi traçar as linhas equipotenciais do campo elétrico de dois condutores a partir de medidas de diferenças de potencial obtidas com um multímetro. Calcular o campo elétrico em um ponto localizado entre os dois condutores a partir das medidas de diferença de potencial. Verificar, experimentalmente, os efeitos de blindagem de condutores carregados em equilíbrio eletrostático.

1. Material e Equipamentos Utilizados

Para o experimento de equipotenciais foram utilizados:

• Cuba de vidro;
• Água;
• Papel milimetrado A3;
• Pontas de prova;
• Duas barras de metal de 30cm de comprimento e um cilindro metálico;

[pic 3]

Figura 1: Cuba com água do Procedimento 1, montagem para a experiência.

[pic 4]

Figura 2: Cuba com água do Procedimento 2, montagem para a experiência.

• Fonte de corrente contínua (CC) (Laboratory Power Suply EA-PS 2032-050);

[pic 5]

Figura 3: Fonte de corrente contínua utilizada.

• Cabos e conectores;
• Multímetro digital (Digital Multimeter HGL-2000N);

[pic 6]

Figura 4: Multímetro digital utilizado no experimento.

1. Procedimento

Estudaram as superfícies equipotenciais para dois tipos de arranjos:

Terminais planos e paralelos

1. Montou-se os dois terminais metálicos planos paralelamente, distando um do outro 80 mm, na cuba com cerca de 10 mm de água. Anotaram as coordenadas das duas placas no papel milimetrado.

2. Conectaram os terminais da fonte a cada uma das placas.

3. Juntaram o terminal comum do multímetro, ajustado para medida de tensão contínua, à placa ligada ao terminal negativo da fonte.

4. Regulou-se a fonte para 12V.

5. Usaram a ponta de prova ligada ao terminal de entrada do multímetro e foram medidas as diferenças de potencial tomando como referência a placa negativa, determinando assim o zero de tensão.

6. Com a finalidade de esboçar as curvas equipotenciais produzidas por esta montagem, foi colocada a ponta de prova do multímetro sobre um ponto entre as placas cuja diferença de potencial marcou 2V. Utilizou-se o papel milimetrado e foram anotadas as coordenadas deste ponto.

7. Deslocou a ponta de prova ao longo da cuba mantendo a leitura do multímetro em 2V e foi anotada a coordenada de pelo menos dez pontos, tanto entre as placas, como fora delas.

Terminal pontual e cilíndrico

1. Colocou-se o terminal pontual e o cilíndrico dentro da cuba, com os dois separados por 8 cm. Anotadas as coordenadas dos terminais elétricos usados.

2. Ligou-se o terminal pontual ao polo negativo e o cilíndrico ao polo positivo da fonte.

3. A fonte foi regulada em 12 V.

4. Procedeu-se como anteriormente, tomando o terminal pontual como referência, e também foram medidas as curvas equipotenciais em torno da ponta e do cilindro.

5. E, por fim, foi verificado como o potencial varia em diferentes pontos no interior do cilindro.

1. Análise dos Resultados

Placas planas e paralelas

Foram anotadas as coordenadas das barras paralelas e dos pontos entre as barras e fora delas com tensão de 4V, 6V, 8V e 10V. Essas coordenadas estão na tabela abaixo.

Tabela 1: Coordenadas das placas paralelas.

Tabela 2: coordenadas do procedimento das placas paralelas.

...