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8/7/2019 Fundação Universidade Federal de Rondôni1222

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Fundação Universidade Federal de Rondônia - UNIRDepartamento de Física

Campus Ji-ParanáFísica Licenciatura Plena ± 4 º período

CINTIA PRISCILA CARVALHO DE MORAISEMILIA HENRIQUE MENDESMIRIA SANTOS DE OLIVEIRA

LINHAS DE CAMPO ELETRICO E CURVASEQUIPOTENCIAIS

Experimental II

Ji-Paraná ± RO2011



CINTIA PRISCILA CARVALHO DE MORAISEMILIA HENRIQUE MENDESMIRIA SANTOS DE OLIVEIRA

LINHAS DE CAMPO ELETRICO E CURVAEQUIPOTENCIAIS

Experimental II

Ji-Paraná ± RO2011



INTRODUÇÃO

Um campo é qualquer região do espaço caracterizado por alguma

grandeza física em função (x,y.z.t). Os campos podem ser escalares ou

vetorias. Entre os campos escalares temos os térmicos, da pressão, da

temperatura, etc. Em relação aos campos vetorias temos os camposgravitacional, campo magnéticos e campo elétrico. Em todos os casos os

campos explicam a interação da matéria mesmo não havendo interação entre

elas.

A superfície equipotencial é uma superfície contínua formada por pontos

no espaço nos quais o potencial elétrico tem o mesmo valor. Em cada ponto do

espaço, o potencial elétrico tem um determinado valor e, no caso do campo

elétrico ser diferente de zero, existe uma única superfície equipotencial que

passa pelo ponto.

OBJETIVO

Descrever o conceito de Campo Elétrico, fazer um mapeamento das

linhas de campo elétrico de vários sistemas eletrostáticos e também o

mapeamento de superfícies equipotenciais de vários sistemas eletrostáticos.

TEORIACampo Elétrico

Michael Faraday (1791 ± 1867) foi o primeiro a propor o conceito de

campo elétrico e também contribuído com outros trabalhos para o

eletromagnetismo, posteriormente este conceito foi aprimorado com os

trabalhos de James Clerk Maxwell, discípulo de Faraday.

O conceito de campo elétrico surgiu da necessidade de explicar a ação

de forças a distância. Podemos dizer que o campo elétrico existe numa região

do espaço quando, ao colocarmos uma carga elétrica (q) nessa região tal cargaé submetida a uma força elétrica F.

O campo elétrico pode ser entendido como sendo uma entidade física

que transmite a todo o espaço a informação da existência de um corpo

eletrizado (Q) e, ao colocarmos outra carga (q) nesta região, será constatada a

existência de uma força F de origem elétrica agindo n esta carga (q).



É importante neste momento, fazer uma analogia entre o campo elétrico

e o campo gravitacional de um planeta. Ao redor de um planeta, existe um

campo gravitacional devido a sua massa, análogo ao campo elétrico que existe

em torno de uma esfera eletrizada. Percebemos então, uma analogia entre as

grandezas físicas de massa e carga elétrica, como sendo responsáveis por gerar os campos gravitacional e elétrico respectivamente.

Para definir, matematicamente, o campo elétrico é necessário definir mos

uma grandeza física que o represente. Esta grandeza é o vetor campo elétrico.

Considerando a definição utilizada anteriormente, o vetor campo elétrico é

dado por:

y E = F/q (lembrando que E e F são vetores)

A força F, à qual a carga q fica submetida será atrativa ou repulsiva,

dependendo do sinal de q.

A direção do vetor campo elétrico terá a mesma direção da reta que une

o ponto considerado e a carga de geradora (Q). Já o sentido do vetor campo

elétrico, depende do sinal da carga geradora (Q):

O campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) positiva é de

afastamento e, o campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) negativa é

de aproximação. O sentido do campo elétrico independe do sinal da carga (q)

que sofre a ação da força F.

Potencial elétrico

É a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou

seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico,

interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si,

independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo.

Para medir essa capacidade, utiliza -se a grandeza potencial elétrico.

Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca -se nele uma carga de prova

q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é

proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a

carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto. Ele

pode ser calculado pela expressão:



y é o potencial elétrico,

y a energia potencial e

y a carga.

A unidade no S.I. é J/C = V (volt)

Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L é VL =

10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de energia cada

unidade de carga de 1C. Se a carga elétrica for 3C por exemplo, ela será

dotada de uma energia de 30J, obedecendo à proporção. Vale lembrar que épreciso adotar um referencial para tal potencial elétrico. Ele é uma região que

se encontra muito distante da carga, localizado no infinito.

Para calcular o potencial elétrico devido a uma carga puntiforme usa -se

a fórmula:

Sendo:y em metros,

y é a constante dielétrica do meio e

y a carga geradora.

Como o potencial é uma quantidade linear, o potencial gerado por várias

cargas é a soma algébrica (usa-se o sinal) dos potenciais gerados por cada

uma delas como se estivessem sozinhas:

V L =



S per ícies eq ipotenciais

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.

Se um condutor elétrico apresenta equilí brio em sua superfície, esta

superfície é equipotencial.Sua representação matemática se baseia na expressão do trabalho:

Onde:

= trabalho da força elétrica

q = carga elétrica

(Vb - Va) = diferença de potencial elétrico

Quando A e B estão na mesma superfície equipotencial, então Va = Vb,

apresentando, portanto, uma variação de potencial elétrica nula, igual à zero.

Quando uma carga puntiforme cria um campo elétrico, as superfícies

equipotenciais desse campo são esféricas com centro na carga.



Num campo elétrico uniforme, as superfícies equipotenciais são

paralelas entre si. Isso acontece pelo fato de serem perpendiculares.

EXPERIMENTAL ± LINHA DE CAMPO ELÉTRICO

Matérias para realiza ão o experimento:

y Vazilha transparente

y Sementes de grama (ou material isolante semelhante);

y Óleo vegetal (de cozinha)

y Gerador de Van der Graaff;

Montagem

y Coloque óleo na vazilha, e enseguida a semente de grama,

y mergulhe nele um eletrodo da forma escolhida,

y ligado por meio de um condutor a esfera do gerador de Van der Graaff.

Obs: Para obter linhas de força de um campo criado por cargas de sinais

contrários, tome dois (2) eletrodos ligando um deles a esfera e o outro a base

do aparelho.Faça a experiência com eletrodos de diversas formas:duas placas

paralelas, os dois eletrodos puntiformes, aneis concêntricos ,etc.

I éia o Experimento

O eletrodo mergulha na vazilha recebe então, cargas de sinais iguais à

esfera, criará no óleo um campo elétrico cujas linhas de força são

materializadas pela colocação de sementes de grama no sistema. Observe que



as sementes se alinham nas i eções as linhas e f ça. Para ada f rma de

eletrodo li ado ao Van der raaff, desenhe as linha de f orça.

E u m d m

EXPE I E L V S E IP E I IS

i li ç d im

y apel milimetrado

y onte de alimentação de orrente ontinua

y ma azilha de transparente

y Á ua

y on junto de eletrodos eletrost ti os

y abos banana-banana.

m

ESQUEMA 01



Q estionario

1. O que é campo elétrico?

R: É qualquer região espaço caracterizado por alguma grandeza física

em função (x,y,z,t).

2. O que é ação a distancia?R: Ação a distância é freqüentemente expressa como um fenômeno e

não como uma perspectiva em oposição à ação mediada.

3. Que relação existe entre linhas de força e campo elétrico?

R: Linhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. Faraday, no

século passado, com a finalidade de representar o campo elétrico

através de diagramas. Linha de força, geralmente no contexto do

electromagnetismo, é a linha curva, imaginária, cuja tangente d á a

direcção do campo eléctrico num dado ponto e campo elétrico é o

campo de força provocado por cargas elétricas, (elétrons, prótons ou

íons) ou por um sistema de cargas.

4. Qual é a relação entre a desidade de linhas de força e intensidade de

campo elétrico?

R: Quando maior a densidade das linhas de ação ,maior sera o campo

elétrico.

5. O que é potecial elétrico?

R: É a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou

seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas.

6. O que você entende por superfície equipotencial?

R: S ão superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos

apresentam mesmo potencial elétrico.

7. Os potenciais são valores absolutos ou relativos?

R: Absoluto



11. Represente esquematicamente as superfícies equipotenciais do campo

elétrico abaixo, no pontos A, B, C, D.

R:

12. Com base na perguta anterior, ordene os potenciais elétricos dos pontos

A, B, C, e D em ordem crescente.

R:



CONCLUSÃO

Ao analizar o assunto abordado concluí-se que o campo eletríco é o

campo de força provocado por cargas elétricas, como elétrons, prótons e íons,

ou por um sistema de cargas. As cargas de prova positivas encontram-se em

movimento dentro de um campo elétrico. A partir da trajetória dessas cargas,traçam-se linhas que são denominadas linhas de força . Superficies

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 ou seja, Equipotencial é utilizada para

designar uma superfície contínua formada por pontos no espaço nos quais o

potencial eléctrico tem o mesmo valor. .

REFERÊNCIAS

http://www.knoow.net/cienciasexactas/fisica/superficieequipotencial.htm

http://hermes.ucs.br/ccet/defq/mlandreazza/CurAut01.htm#LINHAS%20DE%20

FOR%C3%87A%20DO%20CAMPO%20EL%C3%89TRICO

http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico

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