UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA INSTITUTO DE FÍSICA Curso de Graduação em E!e"ar#a Me$%#$a Laboratório de Física Experimental II
RELAT&RIO DA 'RIMEIRA AULA DA DISCI'LINA DISCI' LINA FÍSICA E('ERIMENTAL II )INFIS49031* 'o+e$#a, E,-+r#$o e Cam.o E,-+r#$o 'ro/0 Cr#s+#ao A,1es Guara2
Bruo Gu#,"erme Ferre#ra (11311EM0!"# C,e#+o Soares Cam#,o 34#or (11311EM0!9# Ga5r#e, Ferades 'ere#ra (11311EM0!4# T"om2 Ferado Ta6a+a (11311EM00$#
U5er,%d#a7 ma#o de 89:;
RELAT&RIO DA 'RIMEIRA AULA DA DISCI'LINA FÍSICA E('ERIMENTAL II )INFIS49031*
'o+e$#a, E,-+r#$o e Cam.o E,-+r#$o 'ro/0 Cr#s+#ao A,1es Guara2
%elatório reali&ado por al'nos do 'rso de rad'a)*o em En+en,aria Mec-nica da .ni/ersidade Federal de .berl-ndia reerente 2 disciplina de Física experimental II
ssinat'ras5
Bruo Gu#,"erme Ferre#ra
66666666666666666666666666666666666666666
C,e#+o Soares Cam#,o 34#or <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Ga5r#e, Ferades 'ere#ra
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
T"om2 Ferado Ta6a+a
66666666666666666666666666666666666666666
U5er,%d#a7 ma#o de 89:; !
SUMARIO
1
%es'mo
!
Introd')*o
3
7b8eti/o
4
E'ipamento experimental i
Fonte de alimenta)*o a8'st:/el5
i
Fonte de alimenta)*o a8'st:/el5
;
$
%es'ltados
"
oncl's*o
=
%eer>ncias e ?iblio+raias
3
:0 Resumo Neste experimento oram abordados os se+'intes conceitos5 lin,as e'ipotenciais lin,as de campo campo el@trico e potencial eletrost:tico Em 'ma c'ba eletrolítica oi 'tili&ado :+'a de torneira (contendo sais minerais# como sol')*o cond'tora Aetermino'Bse s'perícies e'ipotenciais conc>ntricas e e'ipotenciais entre d'as c,apas paralelas conectadas a 'ma onte de tens*o de corrente contín'a (C# mer+'l,adas na sol')*o tra/@s de 'ma sonda mer+'l,ada na sol')*o conectada a 'm m'ltímetro mapeo'Bse lin,as e'ipotenciais 'e oram 'tili&adas para obter o campo el@trico om os dados dos experimentos em m*os reali&o'Bse a an:lise dos mesmos
4
80 I+rodução .m campo el@trico assim como 'm campo +ra/itacional @ 'm campo de or)as o' se8a @ a inl'>ncia 'e 'ma o' mais car+as el@tricas tem sobre o espa)o o' o'tras car+as esse campo at'a de orma partic'lar s'as lin,as de or)a saem da car+a positi/a e se direcionam para a car+a ne+ati/a S*o in'mer:/eis a 'antidade de aplica)Des na ísica moderna relati/a a 'm campo el@trico
Fi+'ra 15 %epresenta)*o de 'm campo el@trico por lin,as ima+in:rias
(1#
7 campo el@trico est: diretamente li+ado ao mód'lo da res'ltante de or)as e da +eometria do sistema 'e o d*o ori+em ele @ in/ersamente proporcional ao 'adrado da dist-ncia o' se8a dimin'i conorme a dist-ncia .ma das maneiras mais +en@ricas de se 'antiicar o campo de 'ma car+a @ dado pela or)a 'e a car+a exerce nas s'as proximidades di/idido pelo o se' mód'lo
E(/et# F(#G (1#
.m campo el@trico tem /:rias coni+'ra)Des dierentes +ra)as a isso tamb@m existem di/ersos meios de 'antiicar s'a medida a sit'a)*o mais com'm de 'ma car+a p'ntiorme @ dada apenas considerando o mód'lo de s'a car+a a dist-ncia do nHcleo da car+a at@ a posi)*o dese8ada e 'ma constante esta oi concebida empiricamente e @ relati/a 2 permissi/idade no /:c'o
;
(−15)
ε ˳ =8.85 x 10 K =1 / 4 πε
˳
E(/et# GAJ E ( vet ) = q / ( 4 πε ) D
2
˳
(!#
Ae orma +eral o campo el@trico pode ser dado pela intera)*o das or)as de todas as car+as de 'ma orma +eom@trica composta por N car+as em 'm ponto al/o .ma orma de distrib'i)*o de car+a 's'al s*o d'as placas cond'tora carre+adas com sinais opostos colocadas 2 'ma dist-ncia A o campo dessa distrib'i)*o +eom@trica @ relacionado 2 'antidade de car+a por 'nidade de :rea K e pela permissi/idade no /:c'o
7 campo el@trico dessa distrib'i)*o @ dado por5 (!#
E= σ / ε ˳
'ando 'ma car+a carre+ada @ deslocada atra/@s de 'm campo el@trico o campo el@trico exerce 'ma or)a 'e reali&a 'm trabal,o na car+a 7 trabal,o reali&ado na car+a pode ser expresso em orma de potencial el@trico
V = K . Q / D
| E| constante5 ⃗
W = F . d W =−q o E . d W =−q o Ed cos ( 180
o
)
W = qo Ed [ J ] V B −V a=
q o Ed qo
V B −V a= Ed [ V ] E=
U d
(3#
"
=0 O5>e+#1o inalidade do experimento @ demonstrar /is'almente as lin,as de campo el@trico determinado as s'perícies e'ipotenciais 'e s*o perpendic'lares 2s lin,as de or)a 7b8eti/aBse mapear pontos de mesmo potencial para obtermos lin,as de s'perície e'ipotenciais Em se+'ida ac,ar as lin,as de campo el@trico tra)ando retas paralelas 2s encontradas d'rante o experimento amb@m interpretar onde a intensidade do campo se apresenta com maior o' menor intensidade
=
;0 E?u#.ame+o [email protected]#me+a, Materiais 'tili&ados no procedimento experimental5
Fi+'ra 35 mesa do experimento
#0
Fo+e de a,#me+ação a>us+1e,
Fi+'ra 45 Fonte A a8'st:/el (ddp m:xima5 1!C#
Fonte 'tili&ada para alimenta)*o do sistema a mesma pode liberar ener+ia na orma polari&ada atra/@s das entradas a&'l e /ermel,a o' alternada de acordo com as instr')Des nas 9
entradas pretas dieren)a de potencial (ddp# @ a8'stada podendo alcan)ar 'm /alor de 1!C pelas especiica)Des do aparel,o
##0
Ca5os de ,#!ação
Fi+'ra ;5 7s ios s*o representados pela cor /ermel,a e a&'l
Interli+a a onte A o +al/anmetro o ampliicador de medida de corrente contín'a e os eletrodos ec,ando o sistema
###0
E,e+rodos
#10
S#s+ema des,#a+e
Sistema desli&ante 'e orma 'm eixo O representado na i+'ra ; para a marca)*o em 'm papel dos pontos onde ,: 'm potencial especíico para a an:lise do campo el@trico
10
Soda m1e,
Fio met:lico 'tili&ado para medir o potencial el@trico Na i+'ra 4 est: abaixo ao sistema desli&ante de eixos O
10
1#0
Ga,1ame+ro
Fi+'ra $5 al/anmetro 'tili&ado no experimento
.tili&ado para medir a pot>ncia el@trica (P# do sistema
1##0
Am.,#/#$ador de med#da de $orre+e $o+ua
Fi+'ra "5 mpliicador de medida de corrente contín'a
0 'ro$ed#me+o [email protected]#me+a, 11
Inicialmente determino'Bse os pontos e'ipotenciais do sistema atra/@s do circ'ito montado conorme a i+'ra 1
Fi+'ra = Aia+rama da monta+em a ser 'tili&ada para determina)*o das lin,as e'ipotenciais
com a indica)*o de dois planos em sol')*o
Aetermino'Bse os pontos e'ipotenciais do sistema com d'as placas met:licas paralelas distanciadas e mer+'l,adas na sol')*o cond'tora como mostrado na i+'ra 3
Fi+'ra 9 'ba eletrolítica com sol')*o de 'S74 onte de alimenta)*o li+adas as placas
o mesmo potencial e marco'Bse todos os pontos na ol,a at@ 'e osse obser/ado a orma)*o de 'ma circ'ner>ncia de raio praticamente constante pós isso reali&o'Bse o'tras marca)Des de pontos com /alor do potencial dierente do primeiro e obti/eramBse tr>s circ'ner>ncias omo mostrado na i+'ra 4
Fi+'ra 10 E'ipamento 'tili&ado para a&er marca)Des de pontos e'ipotenciais no papel
13
Fi+'ra 11 Es'ema
representati/o da disposi)*o das
placas na c'ba eletrolítica
0 Resu,+ados
14
abela 1 Aados experimentais 'tili&ando d'as placas paralelas
L#"as
Vo,+a!em
1 ! 3 4 ; $
00 C !0 C 40 C $0 C =0 C 100 C s reeridas lin,as a&em cita)*o 2 'ni*o de 'ma se'>ncia de pontos os 'ais poss'íam
/olta+em constante
abela ! ssimila)*o de dados
L#"as
V5 Va
1e! !e3 3e4 4e; ;e$
!0 C !0 C !0 C !0 C !0 C
D#s+%$#a e+re L#"as )d*
Des1#o 'adrão
00"= m 00"" m 00=1 m 00"9 m 00=0 m 0001 m
partir das lin,as obtidas experimentalmente e se's respecti/os /alores de tens*o obte/eBse a dist-ncia d entre 'ma lin,a e s'a s'bse'ente posteriormente calc'lo'Bse a /aria)*o de ddp entre as mesmas
abela 3 %ela)*o entre campo el@trico C b Q Ca e d
L#"as
V5 J Va
D#s+%$#a e+re
Cam.o E,-+r#$o 1;
1e! !e3 3e4 4e; ;e$
!0 C !0 C !0 C !0 C !0 C
L#"as )d*
)E*
00"= m 00"" m 00=1 m 00"9 m 00=0 m
!;$ NG !;9 NG !4$ NG !;3 NG !;0 NG 04; NG
Des1#o 'adrão
7s dados oram obtidos atra/@s da rela)*o de Cb Q Ca d e o campo el@trico E atra/@s da e'a)*o (3#
pesar da tentati/a de manter a ddp exibida no m'ltímetro sempre constante o mesmo n*o oi possí/el de/ido 2 imprecis*o do e'ipamento
abela 4 Aados Experimentais das ntricas
C#r$u/erK$#a
Vo,+a!em
?
$0 C 40 C !0 C Na se+'nda ase do experimento oram tra)ados pontos em tra8etórias circ'lares de modo
a manter a /olta+em constante Foram tra)adas tr>s circ'ner>ncias onde a ddp dimin'ía de dentro para ora o' se8a ddp R ddp ? R ddp
abela ; ssimila)*o de Aados
C#r$u/erK$#as
V 5 Va
e? ?e
!0 C !0 C
D#s+%$#a e+re C#r$u/erK$#as )d*
Des1#o 'adrão
001! m 001$ m 000! m
om a aerimento das dist-ncias percebe'Bse 'e 'anto mais distante do centro a dist-ncia entre 'm anel e o'tro a'mento'
abela $ %ela)*o entre campo el@trico C b Q Ca e d
C#r$u/erK$#as
V5 J Va
D#s+%$#a e+re
Cam.o E,-+r#$o 1$
C#r$u/erK$#as )d* e? ?e
!0 C !0 C
001! m 001$ m
Des1#o 'adrão
)E* 1$$$ NG 1!;0 NG !0= NG
.tili&ando a e'a)*o (3# calc'lo'Bse o campo el@trico para cada inter/alo entre circ'ner>ncias om tal an:lise oi possí/el /eriicar 'e o campo el@trico dimin'i com o aastamento do centro
0 Co$,usão
1"
partir da reali&a)*o dos experimentos citados acima concl'ímos 'e as s'perícies e'ipotenciais s*o paralelas 2s placas o 'e est: de acordo com a teoria est'dada em sala de a'la Ae acordo com os res'ltados obtidos conirmamos 'e a intensidade do campo el@trico depende da dist-ncia em rela)*o aos elementos 'e o criam Ae acordo com a biblio+raia est'da a intensidade do campo el@trico @ in/ersamente proporcional 2 menor dist-ncia entre o elemento de maior potencial el@trico e nossos res'ltados conirmam tal airmati/a
0 Re/erK$#as e B#5,#o!ra/#as (1# ,ttp5GGsoisicacombrGconte'dosGEletroma+netismoGEletrostaticaGi+'rasGcampo;+i 1=
(!# ,ttp5GG'ploadiTimediaor+GiTipediaGcommonsGt,'mbG;G;aGm1!38p+G!;0pxBm1!38p+ ULLIAO A %esnicT % PalTer V 1993 F'ndamentos de Física L /3 4aEd ?rasil SE%S Francis Peston Física III5eletroma+netismo 1! ed S*o
19
