Campo Elétrico

Campo Elétrico

Objetivos

Objetivamos nas 3 experiências a serem apresentadas, estudar, qualitativamente, o Campo Elétrico.

Na 1ª experiência buscamos mostrar de forma simples o comportamento do campo elétrico em sua representação mais comum e simplificada, na forma de Linhas de Força, campo esse gerado por uma ou mais cargas puntiformes.

Na 2ª experiência buscamos observar o comportamento do campo elétrico uniforme através do movimento de tiras de papel presas em placas, representando placas infinitas, colocadas paralelamente, sendo o campo gerado por um Gerador de Van der Graff.

Na 3ª experiência buscamos observar o comportamento do campo elétrico em relação à Rigidez Dielétrica do meio em que ele está inserido. Primeiramente, o meio é o ar atmosférico em seu estado bruto, e posteriormente, passamos a observar o campo através do ar atmosférico ionizado pela chama de uma vela.

Fundamentos Teóricos

A representação mais comum da geometria do campo é a da forma de Linhas de Campo, ou Linhas de Força. As Linhas de Força nada mais são que linhas traçadas no plano ou no espaço, e que procuram indicar a direção e o sentido do campo, assim como a intensidade relativa à geometria de tal campo. A concentração das Linhas procura indicar a intensidade do campo, assim como a distância entre as linhas também demonstram esse fato. Já a direção do campo é indicada pela direção das Linhas, que seguem o mesmo princípio do campo, saindo do pólo positivo para o negativo, indicando a trajetória teórica de uma partícula positiva em meio ao campo. Pode-se verificar que no caso de cargas puntiformes, as Linhas de Força são radiais. No caso de planos ou placas paralelas infinitas, essas linhas são perpendiculares a estas.

O outro princípio físico aplicado nos experimentos consiste na transformação de uma baixa voltagem em uma alta diferença de potencial entre duas pontas metálicas. Como o ar possui uma grande resistividade dielétrica, se faz necessário uma alta concentração de energia para que essa resistividade seja quebrada, e o ar passe a conduzir corrente elétrica. Sabemos que a ionização pode diminuir tal resistividade. A questão é que esse fenômeno de ionização não ocorre espontaneamente. Porém, se observarmos este fator novamente, com a presença de chama de fogo, é possível verificar a diminuição da resistividade dielétrica, isso devido à chama ionizar o ar. Assim, o mesmo passa a conduzir corrente. Na experiência 3 poderemos verificar isso.

Material Utilizado

Experiência 1: Linhas de Força

Gerador de tensão 7KV, retroprojetor, tipos variados de eletrodos metálicos, semolina, óleo rícino, suportes para os eletrodos, cuba suporte para o óleo.

Experiência 2: Campo Uniforme

Placas de metal vazadas quadricularmente, conectores, tiras de papel, Gerador de Van der Graff

Experiência 3: Rigidez Dielétrica e Poder das Pontas

Gerador de tensão 7KV, pontas metálicas, vela, base para manter as pontas erguidas.

Procedimento Experimental

Experiência 1

Mantemos a fonte inicialmente desligada para a montagem da experiência. Colocamos na cuba suporte óleo rícino juntamente com a semolina. Conectamos aos suportes primeiramente um eletrodo metálico representando uma única carga puntiforme, e conectamos ainda o outro eletrodo do gerador ao anel metálico que ficara na cuba ao redor da carga puntiforme. Colocamos a cuba sobre o retroprojetor e ligamos a fonte de tensão. Observamos o que acontece.

Posteriormente desligamos a fonte de tensão e trocamos o eletrodo por um que represente quatro cargas puntiformes paralelas entre si. Ligamos a fonte de tensão. Observamos o que acontece.

Experiência 2

Ligamos cada placa a cada conector (um positivo e um negativo). Prendemos as tiras de papel por toda extensão das placas. Posicionamos as placas paralelamente e próximas entre si com as tiras de papel voltadas para o lado interno, mantendo as placas totalmente descarregadas. Mantemos o sistema com cada placa ligada a um pólo do Gerador de Van der Graff e o ligamos. Observamos o que ocorre. Posteriormente, desligamos o gerador, e viramos as placas com as tiras voltadas para o lado externo. Descarregamos as placas e novamente ligamos o gerador. Observamos novamente o que ocorre.

Experiência 3

O primeiro procedimento é verificar se a fonte está desligada. Conectamos as pontas à fonte. Aproximamos uma ponta da outra, mantendo-as ao mesmo nível, mas sem encostá-las entre si.. Ligamos a fonte e observamos o que acontece.

Desligamos a fonte. Agora, afastamos um pouco as pontas, acendemos a vela e deixamos a chama entre as pontas. Ligamos a fonte e observamos