1 - potencial elétrico e campo elétrico

Download 1 - Potencial Elétrico e Campo Elétrico

Post on 13-Sep-2015

32 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Relatório Sobre Experimento de análise de campo elétrico e potencial elétrico entre placas carregadas com cargas de sinal contrário.

TRANSCRIPT

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIAFACULDADE DE ENGENHARIA CIVILAv. Joo Naves de vila, 2121, Campus Santa Mnica - Bloco 1Y 38400-902, Uberlndia/ MGTelefones: (034) 3239-4135 / Fax: (034) 3239 4159

Graduao em Engenharia CivilData: 24/04/2015

RELATRIO DE EXPERIMENTO:POTENCIAL ELTRICO E CAMPO ELTRICO

Trabalho apresentado disciplina Fsica Experimental II, como parte das exigncias do curso de Graduao em Engenharia Civil, perodo integral.

Alunos Matrcula:Pedro Henrique Rocha Roquete11321ECV022Raphael Figueiredo de Rezende11411ECV022Thas Saldanha Alves Rosa11211ECV028Tlio de Oliveira Carneiro11411ECV020

Uberlndia2015POTENCIAL ELTRICO E CAMPO ELTRICOTURMA B

_________________________________Pedro Henrique Rocha Roquete 11321ECV022

_________________________________Raphael Figueiredo de Rezende11411ECV022

_________________________________Thas Saldanha Alves Rosa11211ECV028

_________________________________Tlio de Oliveira Carneiro 11411ECV020

Uberlndia2015

Sumrio

1- Introduo............................................................................................................041.1- Campo eltrico.........................................................................................041.2- Potencial eltrico.....................................................................................052- Objetivos..............................................................................................................073- Procedimento experimental.................................................................................074- Resultados e discusses.......................................................................................125- Concluso............................................................................................................176- Bibliografia..........................................................................................................18

Resumo

A eletrosttica a parte da Fsica que estuda a ao e as propriedades mtuas das cargas eltricas em repouso, em relao a um sistema inercial de referncia. Atravs da montagem estipulada de eletrodos distintos em uma cuba eletroltica e aparelhos apropriados para a realizao das medies, foi possvel mostrar de forma clara o comportamento das linhas de campo eltrico e das linhas equipotenciais. Com o propsito de minimizar os erros e, dessa forma, obter um resultado prximo do esperado, o experimento foi cuidadosamente realizado, aliado ao o emprego acertado das equaes e a execuo dos clculos relacionados ao estudo eletrosttico.

1- Introduo

Os corpos possuem a capacidade de serem atrados ou repelidos. Isso se deve a presena de cargas eltricas nos mesmos, sejam elas positivas ou negativas. Essas cargas, quando aproximadas podem gerar repulso ou atrao. Quando duas cargas positivas ou duas negativas so aproximadas, gera-se repulso, e quando uma carga negativa aproximada de uma positiva, gera-se atrao. A atrao e a repulso so ocasionadas por uma fora eltrica F, advinda da interao entre os corpos. A maneira como os corpos se relaciona determinada pelo campo eltrico.

1.1- Campo eltrico

Segundo Halliday[1], uma partcula eletricamente carregada gera um campo que ir interferir na interao com outros corpos, e este campo pode ser representado pela equao 1 mostrada a seguir:

Em que o campo eltrico, dado em N/C (newtons por coulomb), produzido por uma carga de prova , dada em C (coulomb) e a fora eltrica, dada em N (newtons).Para se representar o campo eltrico, utiliza-se de linhas, conhecidas como linhas de campo eltrico. Elas servem para uma melhor visualizao desse campo. Essas possuem algumas propriedades, tais quais:

1 em qualquer ponto da linha de campo, a orientao da mesma a orientao do campo eltrico nesse campo.2 as linhas de campo so colocadas de forma que o nmero de linhas por unidade de rea proporcional ao mdulo do campo eltrico . Nas regies de maior densidade de linha, o campo eltrico maior, e em regies de densidade menor de linhas, o campo menor.3 as linhas de campo nunca se cruzam.4 as linhas de campo se afastam das cargas positivas e se aproximam das cargas negativas, como pode ser mostrado na figura 1.

Figura 1 A figura demonstra o afastamento das linhas de campo de cargas positivas e a aproximao de cargas negativas, alm de mostrar a direo tangencial s linhas do campo eltrico. [1]

1.2- Potencial Eltrico

Segundo Halliday[1], quando uma fora eletrosttica age entre duas ou mais partculas de um sistema, pode-se associar uma energia potencial eltrica U ao sistema. Se o sistema muda de uma configurao inicial i para uma configurao inicial f, a fora eletrosttica exerce um trabalho W, sobre as partculas (como mostrado na equao 2).

O potencial eltrico a capacidade da fora exercida pelo campo de realizar trabalho, ele a energia potencial por unidade de carga. Ele no depende das cargas inseridas posteriormente, mas somente da carga de prova geradora do campo eltrico na regio. O potencial eltrico V pode ser definido como o descrito na equao 3.

Entretanto, o potencial eltrico no muito utilizado, mas sim a diferena entre os potenciais de dois pontos, conhecida como diferena de potencial (d.d.p) e pode ser descrita como mostrado na equao 4.

Pode-se tambm, utilizar da equao 2 e definir a diferena de potencial tal qual na equao 5.

Portanto, a diferena de potencial entre dois pontos o trabalho (com sinal negativo) realizado pela fora eletrosttica para deslocar uma carga unitria de um ponto para o outro.Segundo Halliday[1], o clculo do potencial entre dois pontos i e f em uma regio do espao possvel atravs do campo. Basta determinar o trabalho realizado pelo campo sobre uma carga de prova quando a carga se desloca do ponto i at o ponto f. O potencial eltrico pode ser calculado a partir da equao 6 mostrada a seguir.

Por fim, tem-se as superfcies equipotenciais. Essas superfcies so caracterizadas por apresentarem mesmo potencial eltrico em diferentes pontos e qualquer ponto nessa superfcie forma um ngulo reto com o campo eltrico .Essa superfcie til pois, com ela, possvel de determinar o campo eltrico em diferentes pontos por meio da equao 6. E ela bastante usada experimentalmente.

2- Objetivos

O objetivo principal do trabalho atual a visualizao das superfcies equipotenciais e das linhas de campo e o estudo do campo eltrico em trs diferentes tipos de configuraes dos eletrodos em forma de barra e em forma de cilindro. Atravs da determinao das superfcies equipotenciais e de seus valores nas trs configuraes, foram obtidos os valores do campo eltrico em cada situao.

3- Procedimento Experimental

Para a realizao do experimento foram utilizados os seguintes equipamentos: Cuba de Acrlico preenchida com gua mineral; Par de eletrodos em forma de barra (figura 2); Par de eletrodos em forma de cilindro (figura 3); Fonte de alimentao de tenso (figura 4); Multmetro digital (figura 5); Cabos e pontas de prova (figura 6).

Figura 2 - Par de eletrodos em forma de barra

Figura 3 - Par de eletrodos em forma de cilindro

Figura 4 - Fonte de alimentao de tenso

Figura 5 Multmetro

Figura 6 - Cabos e pontas de prova

Inicialmente, o par de eletrodos em forma de cilindro foi colocado na cuba de acrlico com gua mineral uma distncia de 15 cm do outro com o cuidado de posicionar o centro de ambos sobre uma mesma linha horizontal. Feito isso, os eletrodos foram ligados fonte de alimentao de tenso (um no terminal positivo e o outro no terminal negativo) por meio dos cabos como mostrado na figura 7. Em seguida, o cabo preto foi conectado ao terminal COM do multmetro e ao eletrodo que estava conectado ao terminal negativo da fonte de alimentao de tenso. O cabo com ponta de prova vermelho foi conectado ao terminal VmA. A fonte de alimentao de tenso foi ligada e ajustada 10 Volts e o multmetro foi posicionado na funo de voltmetro para medida de tenso contnua (V -) na escala de 20 Volts. A ponta de prova do cabo vermelho foi usada para medir a tenso em vrios pontos na gua presente na cuba de acrlico, inserindo a ponta de prova dentro da gua.

Figura 7 Configurao com dois eletrodos em forma de cilindro.

A medio da tenso foi realizada da seguinte maneira: foi escolhido um ponto sobre a linha que liga o centro dos dois eletrodos localizado a 1 cm do eletrodo da esquerda (ligado ao terminal negativo da fonte de alimentao de tenso). A ponta de prova do cabo vermelho foi colocada sobre este ponto e observou-se a tenso mostrada no multmetro. Em seguida, foram escolhidos mais cinco pontos com a mesma tenso obtida no primeiro ponto. Os seis pontos foram indicados em uma folha de papel milimetrado e desenhou-se uma linha ligando esses pontos (esta linha indica a superfcie em que o potencial o mesmo para todos os pontos sobre ela). Posteriormente, foi medida a tenso de um ponto sobre a linha que liga o centro dos eletrodos localizado a 3 cm do eletrodo da esquerda e encontrado mais cinco pontos com esta mesma tenso, fazendo o esboo novamente no o papel milimetrado. Em sequncia, foi medida a tenso de um ponto a 5 cm do eletrodo da esquerda e encontrados mais cinco pontos com a mesma tenso, esboando a superfcie equipotencial no papel milimetrado. Aps essas medidas, iniciou-se a medida das tenses dos pontos situados prximos ao eletrodo da direita, ligado ao plo positivo da fonte de alimentao de tenso. Essas medidas foram realizadas da mesma maneira que as medidas dos pontos prximos ao eletrodo da esquerda: 1 cm, 3 cm e 5 cm do eletrodo sobre a linha que liga o centro de ambos, encontrando mais cinco pontos com a mesma tenso e assim determinando as superfcies equipotenciais no papel milimetrado. Com as seis superfcies equipotenciais traadas, foram traadas seis linhas de campo e