RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL 3 - CAMPO ELÉTRICO

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA BAHIA 
IFBA - CAMPUS PAULO AFONSO 
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA FÍSICA EXPERIMENTAL III 
 
 
 
 
 
CUBA ELETROSTÁTICA E CAMPO ELÉTRICO 
 
 
 
 
 
Alisson Martins dos Santos 
André Luiz de Oliveira Nunes 
Erlan Bizarria Cavalcante 
Leonardo Pereira Beltrão 
Lucas da Silva Queiroz 
Maria Gabriela Batista Souza e Silva 
Marcos Alexsandro Almeida dos Santos 
 
 
 
 
 
 
PAULO AFONSO - BA 
Setembro/2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CUBA ELETROSTÁTICA E CAMPO ELÉTRICO 
 
 
 
 
 
ORIENTADOR: 
 PROF. W. MIRANDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PAULO AFONSO – BA 
 
Setembro/2017 
 
Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação à 
disciplina Física Experimental III, do Curso Engenharia Elétrica, 
do Instituto Federal da Bahia - IFBA Campus Paulo Afonso. 
SUMÁRIO 
 
 
LISTA DE TABELAS, GRÁFICOS, QUADROS E ILUSTRAÇÕES ............................ 4 
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 5 
2. OBJETIVOS ........................................................................................... 6 
2.1. OBJETIVO GERAL .......................................................................................................................... 6 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................................. 6 
3. MATERIAIS UTILIZADOS ......................................................................... 7 
4. PROCEDIMENTOS.................................................................................. 8 
5. RESULTADOS ........................................................................................ 9 
6. DISCUSSÃO ......................................................................................... 11 
7. CONCLUSÃO ....................................................................................... 14 
8. REFERÊNCIAS ...................................................................................... 15 
 
 
RESUMO 
 
O presente relatório aborda a experiência vivenciada em uma atividade experimental 
realizada no laboratório do IFBA, campus de Paulo Afonso e tem como objetivo 
apresentar os resultados e discussões obtidas. O principal objetivo da prática foi de 
simular e realizar o mapeamento -em papel milimetrado- do campo elétrico, 
identificar e apresentar as suas linhas equipotenciais, em uma cuba eletroestática, 
contendo solução de sulfeto de cobre. Além de trabalhar e fundamentar os conceitos 
de campo e potencial elétrico. 
 
Palavras-Chave: Campo Elétrico; Mapeamento; Linhas Equipotenciais. 
 
 
 
4 
 
LISTA DE TABELAS, GRÁFICOS, QUADROS E ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1. Placas paralelas: superfície equipotencial e linhas de campo 
elétrico. ............................................................................................ 9 
Figura 2. Dipolo: linhas de campo elétrico. .......................................... 10 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Um campo elétrico existe em qualquer região do espaço em que uma 
força elétrica atue sobre uma carga trazida para essa região. Consideremos 
uma esfera positivamente carregada, isolada no espaço. Uma carga positiva, 
que chamamos de carga de prova, é aproximada da superfície da esfera. 
Como a carga de prova está no campo elétrico da esfera, e as cargas são de 
mesmo sinal, ela sofre uma força de repulsão dirigida para fora. Se as cargas 
na esfera fossem negativas, a força atuante sobre a carga de prova seria 
dirigida para dentro. 
A linha de força elétrica é uma linha de tal que modo que a tangente a ela em 
qualquer ponto indica a orientação do capo elétrico naquele ponto. Por 
convenção, as linhas elétricas de força originam-se de corpo carregado. Cada 
linha de força mostra a direção em que uma carga de prova positiva seria 
acelerada naquela parte do campo. Uma linha de força deve ser normal à 
superfície do corpo carregado, no ponto em que ela se uma àquela superfície. 
A intensidade de um campo eletrostático e a sua direção podem ser 
graficamente representadas por linhas de força. A intensidade do campo 
elétrico é proporcional ao número de linhas de força por unidade de área 
normal ao campo. Onde a intensidade é alta, as linhas de força estão mais 
próximas umas das outras, onde a intensidade é baixa as linhas de força serão 
mais afastadas umas das outras, na representação gráfica do campo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. OBJETIVOS 
 
2.1. OBJETIVO GERAL 
 
O experimento teve como objetivo realizar um mapeamento das linhas 
equipotenciais e das linhas de força de um campo elétrico. 
 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Anotar a tensão e a faixa de medição utilizada; 
 
 Determinar o erro máximo para a tensão de entrada; 
 
 
 Medir o potencial elétrico sobre as linhas equipotenciais, utilizando o 
anulamento da tensão; 
 
 Medir pontos equipotenciais utilizando o ponto fixo (A) e medindo a 
tensão no ponto (B); 
 
 Encontrar 10 pontos onde a tensão entre A e B permanecerá igual. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. MATERIAIS UTILIZADOS 
 
- Uma fonte de tensão CC – com tensões de até 9 Volts; 
- Conectores com garras; 
- Um multímetro para medidas de diferenças de potencial elétrico; 
- Uma cuba de vidro (ou acrílico) transparente; 
- Eletrodos de diversas formas; 
- Um eletrodo circular e uma haste fina para posicionamento vertical; 
 - Sulfeto de cobre diluído em água (concentração 0,5 mol/L); 
- Nível de bolha ou smartphone; 
- Papel milimetrado; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. PROCEDIMENTOS 
 
 
Parte 1 
Placas paralelas (Técnica 1) 
I. Escolher e fixar a escala de mediação do multímetro; 
II. Anotar a tensão e a faixa de medição utilizada; 
III. Determinar o erro máximo para a tensão de entrada; 
IV. Fixar os eletrodos em posição escolhida pelo professor; 
V. Anotar as correntes e DDP para todas as distâncias se as faixas de 
medição utilizada; 
VI. Avaliar o nivelamento da cuba; 
VII. Medir pontos equipotenciais utilizando o anulamento da tensão; 
 
Parte 2 
Dipolo (Técnica 2) 
I. Escolher e fixar a escala de mediação do multímetro; 
II. Anotar a tensão e a faixa de medição utilizada; 
III. Determinar o erro máximo para a tensão de entrada; 
IV. Fixar os eletrodos em posição escolhida pelo professor; 
V. Anotar as correntes e DDP para todas as distâncias se as faixas de 
medição utilizada; 
VI. Avaliar o nivelamento da cuba; 
VII. Medir pontos equipotenciais utilizando um ponto fixo 2 (A) e medindo a 
tensão no ponto (Bi) 
VIII. Encontrar 10 pontos onde a tensão entre A e Bi permanecerá a mesma; 
 
 
 
 
 
 
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5. RESULTADOS 
 
 
 Estes foram os pontos equipotenciais encontrados, juntamente com o 
campo elétrico para placas paralelas. Placa da esquerda (+) e placa da direita 
(-). 
 
 
Figura 1. Placas paralelas: superfície equipotencial e linhas de campo elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
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Estes foram os pontos equipotenciais encontrados, juntamente com o 
campo elétrico para o dipolo. Carga positiva no lado esquerdo e carga negativa 
no lado direito. 
 
 
Figura 2. Dipolo: linhas de campo elétrico.11 
 
6. DISCUSSÃO 
 
O presente experimento contribuiu para o entendimento do 
comportamento do campo elétrico e as superfícies equipotenciais, sendo os 
resultados finais bem satisfatórios. Os pontos equipotenciais obtidos durante a 
prática foram demarcados em papel milimetrado, para os dois casos, barras em 
paralelo carregadas e dois eletrodos circulares carregados, podemos verificar e 
descrever, a partir de tais pontos, o campo elétrico característico por cada 
arranjo descrito anteriormente. 
 Na prática, as linhas equipotenciais demarcadas no papel milimetrado, 
apresentaram algumas deformações para os dois casos, esperava-se obter 
linhas simétricas ao logo das barras paralelas e curvas homogêneas entre os 
eletrodos circulares. Entretanto os resultados não foram prejudiciais para 
descrever o campo elétrico, uma vez que sabemos que o campo elétrico está 
perpendicular às linhas equipotenciais. Vários são os fatores que podem ter 
contribuído para estas deformações, podemos citar os erros de paralaxe, as 
condições dos equipamentos de medição, o cansaço físico dos operadores no 
manuseio dos equipamentos. 
 Um fator bem significativo para alterar o campo elétrico, seria a 
permissividade do meio. A permissividade é uma constante física que relaciona 
a maneira como um campo elétrico interage com o meio, para o campo elétrico 
quanto menor a permissividade de um meio, maior o valor do campo elétrico e 
dessa maneira o potencial das cargas deste meio. Sendo assim se trocarmos o 
fluido deste experimento por outro que tenha uma permissividade menor, 
teríamos mais êxito para identificar as linhas equipotenciais com mais precisão. 
 O nivelamento da cuba contendo de cobre, pode também interferir nos 
resultados finais do experimento. A ponta de teste, que é emersa na substância 
no experimento para encontrar os pontos equipotenciais, quando está com 
maior área de contato com o fluido apresentara um valor de medida diferente 
se comparado, por exemplo, com outro ponto onde se tem menos área de 
contato com o fluido. Essa condição é possível uma vez que temos desníveis 
na mesa onde o experimento foi realizado, e até mesmo no aparato que a cuba 
foi colocada, não temos uma superfície completamente linear e dessa forma 
eventuais erros de medição são inevitáveis. 
 A tensão, que seria uma indicação de quanta energia é envolvida na 
movimentação de uma carga elétrica entre dois pontos no espaço, para nosso 
caso entre dois condutores, também tem grande influência para o experimento, 
o que seria um aumento na tensão elétrica também provoca um aumento no 
campo elétrico, sendo então mais fácil identificar as linhas equipotenciais. 
 
 
 
12 
 
Perguntas 
Identifique as relações discutidas neste experimento com outros conteúdos já 
estudados no curso (conexão entre disciplinas). 
 
O campo elétrico é a região em torno de uma carga ou corpo carregado, dentro 
do campo encontram-se as linhas de força (campo) de um campo elétrico que 
são linhas imaginárias, retas ou curvas, cuja tangente em qualquer ponto, 
fornece a direção e o sentido do vetor campo elétrico. Elas convergem (são 
mais densas) numa região onde a intensidade do campo elétrico é maior e se 
separam (são menos densas) numa região onde o campo elétrico tem menor 
intensidade. Sabendo disto podemos com o princípio de superposição em 
mente, vamos calcular o campo elétrico em algumas configurações de cargas, 
tais como: anel carregado, disco carregado, casca esférica, esfera carregada e 
dipolo elétrico. 
 
 
Explique os fenômenos microscópicos envolvidos no experimento. 
 
Baseado no que foi visto no experimento um dos fenômenos percebido foi à 
dissociação iônica. Esse fenômeno foi comprovado por Arrhenius, quando 
verificou em ambos os casos a passagem de corrente elétrica associando-a a 
existência de íons livres nas soluções. Por isso, ele concluiu que a passagem 
de corrente elétrica se dava porque existiam íons livres na solução, ou seja, os 
compostos iônicos sofriam dissociação iônica, seus íons eram separados e, por 
possuírem carga elétrica, conduziam a eletricidade, assim, nos casos em que 
há íons livres, temos uma solução eletrolítica, que conduz corrente elétrica. No 
caso do sulfeto de cobre a condução de elétrica e causada pelos íons livres de 
cobre, logo quanto mais estiver da solução aquosa melhor será a condução. 
Logo através desse princípio podemos comprovar soluções como HCl, são 
bons condutores de eletricidade. 
 
 
Identifique na bibliografia técnicas industriais que utilizam aparatos parecidos 
com os usados neste experimento. 
 
Uma das propriedades de um condutor em equilíbrio eletrostático é que 
o campo elétrico em seu interior é nulo justamente pela sua distribuição de 
carga. Esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática. Esse 
fenômeno é muito utilizado para proteger equipamentos que não podem ser 
submetidos a influências elétricas externas, como é o caso de aparelhos 
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eletrônicos. Além disso, é também graças à blindagem eletrostática que, se um 
carro ou um avião for atingido por um raio, às pessoas em seu interior não 
sofrerão nenhum dano, pois a estrutura metálica faz a blindagem eletrostática 
de seu interior. 
 
 
 
Proponha 2 questões acerca do conteúdo e das técnicas tratadas neste 
experimento. 
 
Acerca do conteúdo e das técnicas tratadas neste experimento, podemos 
discernir as seguintes questões: Se no lugar do sulfeto de cobre a solução 
usada fosse água com açúcar, ocorreria a condução elétrica? Se tiver o campo 
como seria. Usando a mesma ideia do experimento, como ficaria o campo 
elétrico se fosse feito em um anel carregado, como ficaria o campo elétrico? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. CONCLUSÃO 
 
Concluímos que através do nosso experimento conseguimos visualizar a 
formação dos campos elétricos pelas linhas equipotenciais formadas. 
Visualizamos o seu comportamento diante de cada montagem distinta feita nos 
experimentos. Pode-se comprovar que as linhas equipotenciais são sempre 
perpendiculares aos condutores metálicos, desta forma nunca podendo ser 
paralelas aos mesmos, pois as linhas demonstram o trajeto do campo elétrico 
de um condutor ao outro como que se formando um caminho entre eles para a 
circulação da corrente elétrica. 
 
 
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8. REFERÊNCIAS 
 
ENERGIA ELÉTRICA. “O que é tensão elétrica ?”. Disponível 
em:<http://www.energiaeletrica.net/tensao-eletrica/>. Acessado em 24 de 
setembro de 2017; 
Halliday, David, 1916 – Fundamentos de Física, v.3: eletromagnetismo/ David 
Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – Rio de Janeiro: LCT, 2007. 
HALLIDAY, RESNICK, WALKER. Fundamentos de Física. Vol. 3. 8 ed. Editora 
LTC, 2009; 
INFO ESCOLA. Condutividade Elétrica. Disponível em: 
<www.infoescola.com/fisica/condutividade-eletrica/>. Acessado em 24 de 
setembro de 2017; 
LEITHOLD, Ângelo Antônio, Albary Laibida, “Permeabilidade, permissividade e 
condutividade elétricas, uma breve descrição”, 2010; 
MUNDO EDUCAÇÃO. Dissociação e Ionização. Disponível em: 
<www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/dissociacao-ionizacao.htm.>. 
Acessado em 24 de setembro de 2017; 
QUIMICA. Teoria de Dissociação Iônica de Arrhenius. Disponível em: 
<www.alunosonline.uol.com.br/quimica/teoria-dissociacao-ionica-
arrhenius.html>. Acessado em 24 de setembro de 2017; 
Tipler, Paul A. & Llewellyn, Ralph A. “Física Moderna”. Ed. LTC., 3ªed, 2001