Relatrio Fisica Experimental B

Experimento de linhas de campo eltrico

FaCET Faculdades de Cincias Exatas e de Tecnologia Universidade Tuiuti do ParanCampus Prof. Sydnei Lima Santos Curitiba PR - Brasil e-mail: fer15fal@hotmail.com

Resumo. As linhas de campo eltrico que sero demonstrados neste experimento reforam a visualizao de diferentes configuraes das linhas de campo eltrico entre corpos carregados eletricamente. A gerao de energia suficiente feita atravs do gerador de Van de Graaff e ser transferida para eletrodos com diferentes formas (ponto, barra, crculo, etc.). Para a visualizao mais profunda foram utilizados meios que puderam aumentar o nvel dos campos conforme o tempo necessrio para a verificao completa das linhas de campo.

Palavras chave: Van de Graaff, Campos Eltricos, Linhas de campo.

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Introduo:

O experimento efetuado demonstrou na prtica a representao das linhas de campo eltrico.Em cada eletrodo com cargas opostas foram verificados diferentes configuraes das linhas de campo.Para que a visualizao possa ser realizada foi utilizado um gerador de Van de Graaff, que produz uma tenso enorme e que ser transmitida para os eletrodos com formas diferentes atravs de cabos.Foi utilizado um retroprojetor (para a visualizao ampliada no quadro), um recipiente de vidro com leo de rcino e p de arroz (que ter o efeito das linhas de campo eltrico). Neste recipiente mergulhado os eletrodos e ligado o gerador de Van de Graaff formando assim linhas de campo entre os eletrodos.Conforme utilizamos eletrodos geometricamente diferentes a variao do campo observada, tanto em sua forma quanto em sua intensidade.O campo eltrico pode ser representado traando linhas que indicam a sua direo. As linhas de campo que foram verificadas por Faraday so tambm conhecidas como linhas de fora. Na figura abaixo (fig. 1) podemos visualizar que para uma carga pontual negativa o campo eltrico converge radialmente para o ponto onde a carga se encontra, como mostram as linhas de fora.

Figura. 1: Carga negativa e suas linhas de campo.

Pode-se observar que a medida que nos afastamos da carga pontual as linhas de fora que atraem esto cada vez mais afastadas umas das outras, com isso o campo quanto mais longe da carga mais fraco o seu campo.J na figura abaixo (fig. 2) verifica-se o campo eltrico em termos de linhas de fora para duas cargas iguais e positivas.

Figura. 2: Cargas iguais e positivas com seus campos eltricos se repelindo.Verifica-se que as cargas se repelem, seu campo eltrico termina em cargas negativas que esto para fora.J a figura abaixo (fig. 3) apresenta como sero as linhas de campo em cargas que so carregadas opostamente uma a outra.

Figura. 3: Cargas opostas com seus campos eltricos se atraindo.

Podemos ento deduzir que a construo de representao das linhas de campo de cada carga segue um conjunto de regras, que so: As linhas de campo eltrico comeam nas cargas positivas (ou no infinito) e terminam nas cargas negativas (ou no infinito); As linhas de campo so traadas simetricamente entrando ou saindo de uma carga isolada; O nmero de linhas de campo deixando uma carga positiva ou entrando em uma carga negativa proporcional magnitude da carga; A densidade de linhas de campo (o nmero de linhas por unidade de rea perpendicular s linhas) em qualquer ponto proporcional magnitude do campo eltrico naquele ponto; A grandes distncias de um conjunto de cargas, as linhas de campo so igualmente espaadas e radiais, como se elas se originassem de uma outra carga pontual; Linhas de campo resultante no se cruzam.Um campo eltrico uniforme em uma regio quando suas linhas de fora so paralelas e igualmente espaadas umas das outras, o que implica que seu vetor campo eltrico nesta regio tenha, em todos os pontos, mesma intensidade, direo e sentido. Uma forma de se obter um campo eltrico uniforme utilizando duas placas condutoras planas e iguais. Se as placas forem postas paralelamente, tendo cargas de mesma intensidade mas de sinal oposto, o campo eltrico gerado entre elas ser uniforme conforme figura abaixo (fig. 4).

Figura. 4: Duas placas condutoras planas e iguais e seu campo eltrico gerado uniforme.

O gerador de Van de Graaf na verdade um gerador eletrosttico onde existe uma correia de material isolante usada para transportar cargas eltricas que so acumuladas em uma esfera metlica, Esta correia movimentada por um pequeno motor. Existem dois pentes metlicos, que respondem pela troca de carga entre a terra e a correia, na parte de baixo e entre a correia e a esfera metlica, na parte de cima.Suponha que haja transferncia de cargas negativas do pente inferior aterrado. Esta transferncia se d pelo arrastamento da camada de ar que fica entre o pente e a correia. Neste caso o pedao da correia que est se atritando fica com excesso de cargas positivas.Este pedao de correia "caminha" at o topo do aparelho, onde se encontra o pente superior, que est ligado internamente esfera metlica. Neste ponto h transferncia de cargas negativas da esfera para a correia, atravs do pente (Poder das Pontas), de modo a neutralizar as cargas positivas que chegam pela correia isolante.As cargas negativas, que passam da esfera para a correia, deixam atrs de si, na esfera, um excesso de cargas positivas e, assim, o terminal (esfera metlica) comea a acumular cargas positivas que do origem a diferenas de potencial de milhares de volts.O gerador de Van de Graaff produz diferena de potencial da ordem de muitos milhes de volts. Um feixe de partculas energticas pode ser produzido, permitindo-se que partculas com carga, tais como eltrons ou prtons, caiam atravs dessa diferena de potencial. Na medicina tais feixes so largamente usados no tratamento de certos tipos de cncer. Na fsica, feixes de partculas aceleradas podem ser usadas numa variedade de experincias de fragmentao de tomos.Procedimento ExperimentalInicialmente dois cabos foram conectados ao gerador de Van de Graaf. Em seguida o recipiente de vidro, com certa quantidade de leo de rcino foi apoiado sobre o vidro de um retroprojetor. Posteriormente foi adicionado, superfcie do leo, p de arroz. Aps a preparao iniciamos a primeira fase com a incluso nos cabos de cargas pontuais carregadas com sinais opostos, colocando-os no recipiente de vidro e a partida do gerador eletrosttico de Van de Graff.

Figura. 5: Gerador de Van de Graaff e retroprojetor com o recipiente de vidro contendo leo de rcino e p de arroz.Resultados e DiscussoForam verificadas as interaes entre as cargas positivas e negativas resultando em contnuas curvas no p de arroz e que a maior intensidade de campo eltrico fica localizada em rea prxima aos eletrodos.

Figura. 6: Linhas de campo eltrico em eletrodos pontuais.

No segundo experimento foi retirado um eletrodo pontual e colocado no lugar um eletrodo reto (barra). Foram observadas linhas de campo eltrico que se formaram entre os dois eletrodos, na pontual a intensidade ficou maior e curvados enquanto na barra as linhas chegaram um pouco mais retas e menos concentradas.

Figura. 7: Linhas de campo eltrico em um eletrodo pontual e um reto (barra).

No terceiro experimento foi retirado o eletrodo pontual e acrescentado o eletrodo reto (barra). Foram observadas linhas de campo eltrico que se formaram entre as placas, ficaram paralelas e espaadas igualmente uma da outra formando um campo eltrico uniforme.

Figura. 8: Linhas de campo eltrico em eletrodos retos (barra).

No quarto experimento foi retirado um dos eletrodos retos (barra) e foi acrescentado um eletrodo em crculo. Foram observadas linhas de campo eltrico uniformes prximo ao eletrodo reto e tangentes ao eletrodo crculo. Dentro do crculo no existia campo.

Figura. 9: Linhas de campo eltrico em eletrodo reto (barra) e eletrodo crculo.

No quinto experimento foi retirado o eletrodo reto (barra) e foi acrescentado um eletrodo em crculo maior. Foram observadas linhas de campo eltrico uniformes saindo do crculo menor para o crculo maior. Dentro do crculo menor no existia campo.

Figura. 10: Linhas de campo eltrico em eletrodos em crculo.

No sexto experimento foi retirado o eletrodo em crculo menor e foi acrescentado um eletrodo pontual. Foram observadas linhas de campo eltrico uniformes entre o eletrodo crculo para o pontual.

Figura. 11: Linhas de campo eltrico em eletrodos crculo e pontual.ConclusoPodemos verificar que as linhas de campo eltrico variam de acordo com o tipo de eletrodo que foi colocado para prova. O gerador de Van de Graaff consegue fornecer tenso suficiente para que essas linhas sejam visualizadas com a mxima forma. Com este experimento visualizamos toda a teoria que tivemos em sala na prtica.Referncias[1] HALLIDAY, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de fsica, volume 3 Traduo BIASI, Ronaldo Sergio de. (2007) 8 edio.[2] Gerador Van de Graaf Didtico. Disponvel em:http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/Van%20de%20Graaff.htmAcesso em 09 de outubro de 2014.[3] Linhas de fora. Disponvel em:http://www.feiradeciencias.com.br/sala11/11_23.aspAcesso em 09 de outubro de 2014.