UFMG – Colégio Técnico – Setor de Física
Laboratório 6 – 2o ano – 2o Trimestre de 2014
DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO
Materiais
- Livro “Imagens da Física” de Ugo Amaldi
- 2 chapas de alumínio
- 1 anel de alumínio
- 1 gancho com haste de 10 cm
- 3 cabos pretos
- 2 cabos vermelhos
I - Introdução (Max. 10 minutos)
- 1 transparência com coordenadas
- 1 folha com coordenadas
- 1 cuba eletrolítica
- 1 Fonte de tensão (ajustada em 10,0V DC)
- 1 Multímetro (ajustado para tensão contínua)
Sua tarefa nessa aula de laboratório é representar níveis de potencial elétrico próximos a superfícies
metálicas carregadas eletricamente.
Para realizá-la, será preciso utilizar os conceitos de campo e potencial elétrico. Consulte a seção
dedicada à Diferença de Potencial do segundo capítulo sobre Eletromagnetismo do livro “Imagens da
Física” de Ugo Amaldi (p. 295-297). Verifique as afirmações feitas no texto, nas aulas de física e nas de
outras disciplinas sobre esses conceitos da Física.
As ideias a seguir são fundamentais para entender o que se chama de diferença de potencial elétrico:
- Cargas elétricas geram campo elétrico no espaço em torno de si.
- Se outra carga elétrica for colocada – como “carga de prova” – num ponto do espaço onde existe um
campo elétrico, ela irá se movimentar.
- Portanto, o campo elétrico tem a capacidade de realizar o trabalho de deslocar a carga de prova.
- Pode-se imaginar, então, desníveis elétricos no espaço devido à existência do campo elétrico e medir a
diferença de potencial elétrico (ΔV) em volts.
“Se entre dois pontos existe uma diferença de potencial, isso significa que nessa região existe um campo
elétrico capaz de realizar trabalho” (Amaldi, p. 297, 3º §).
- Pontos que estejam num mesmo nível ou potencial elétrico formam uma espécie de curva de nível
imaginária, que parece uma linha de mesmo potencial elétrico, mas que, ao invés de linha, trata-se de
uma superfície equipotencial (cada uma das circunferências, na fig 2.16, Amaldi).
Mantenha essas ideias em mente e aproveite as oportunidades de aprender a olhar, de aprender a
nomear e de aprender a relacionar ideias. Por exemplo, aproveite as limitações do equipamento para
perceber o esforço de imaginação necessário para chegar à abstração de um modelo mental da
realidade. Enfim, além de compreender melhor os modelos físicos de campo e potencial elétrico, procure
tomar consciência do valor de um modelo mental na realização do trabalho experimental.
II – Reconhecimento do equipamento e de como usá-lo (Max. 35 minutos)
1. Esboce um diagrama esquemático do arranjo experimental que está sobre a bancada. No diagrama
esquemático representamos os componentes do arranjo experimental por símbolos. Por exemplo, para
representar a fonte de tensão utilizamos o símbolo ao lado, ao invés do desenho da fonte. Seu esboço
deverá conter os principais componentes do arranjo.
2. Identifique os elementos mais importantes do diagrama com auxílio de uma legenda.
3. Compare a fig 2.19 (p.297, Amaldi) com o arranjo que aí está e decida quais medidas fazer e
como fazê-las. Os seguintes subitens ajudarão a orientar a discussão e a decisão do grupo. Não há
necessidade de escrever agora respostas a todas questões desses subitens. É mais importante discutir
as respostas entre vocês.
a) Estabeleça analogias entre a figura esquerda e o arranjo.
b) Com base na figura do livro, represente o campo elétrico no seu diagrama esquemático.
c) Na direita da fig. 2.19, as linhas horizontais brancas (do quadriculado) representam níveis de potencial
elétrico do modelo de superfícies equipotenciais. Mostre essas linhas equipotenciais no seu diagrama.
d) Qual é a direção relativa das linhas de campo elétrico às superfícies equipotenciais?
e) Que medidas podem ser feitas para se localizar essas superfícies equipotenciais com os equipamentos
disponíveis sobre a bancada?
f) Como pretende apresentar as medidas que fizer?
4. Se neste ponto, seu grupo julgar que precisa do(a) professor(a), chame-o(a), por exemplo, para:
a) avaliar seu diagrama, bem como legenda e explicações que o acompanham;
b) ouvir como você imagina que o arranjo experimental pode ser usado para materializar a ideia de níveis
de potencial elétrico entre as placas carregadas;
c) fazer sugestões que aprimorem sua proposta.
III – Realização de Medidas para Placas Paralelas (Max. 30 minutos) Coloque a escala por baixo da
cuba acrílica. Com auxílio dela, posicione as placas de alumínio paralelas e afastadas 20 cm uma da
outra. Coloque água na cuba o suficiente para cobrir as placas de alumínio. Confira se as conexões
elétricas estão boas. Ligue multímetro e fonte (ajuste-os como indicado na seção “Materiais”, no início
deste roteiro). Na folha com coordenadas, represente o posicionamento das placas paralelas.
5. Faça as medidas conforme o que foi definido pelo grupo. Utilize a folha com coordenadas para auxiliálo no registro das medidas.
6. Avalie se essas medidas:
a) são em número suficiente;
b) estão em acordo ou desacordo com suas expectativas.
7. Chame seu/sua professor/a outra vez e peça-lhe para:
a) discutir sua avaliação e suas interpretações para as medidas obtidas
b) avaliar se você fez uma boa quantidade de medidas
c) sugerir o que fazer com as peças e materiais à disposição mas que não foram usados.
IV – Realização de Medidas com Anel de Alumínio (Max. 25 minutos)
8. Introduza um anel de alumínio entre as placas. Faça novo diagrama para esse arranjo experimental e
represente os níveis de potencial elétrico em pontos internos e em pontos externos ao anel. Localize os
pontos de mesmo potencial elétrico e localize as superfícies equipotenciais.
V – Relatório (Próxima aula)
Você será avaliado pela qualidade do relatório apresentado. Lembre-se que a estruturação do seu
relatório deve ser orientada pelo objetivo da atividade prática desenvolvida: representar os níveis de
potencial elétrico próximos a superfícies metálicas eletricamente carregadas. Essa representação pode
ser feita de duas maneiras diferentes, pelo menos. Apresente seus resultados com clareza e objetividade.
Não esqueça de discuti-los e avaliá-los.
Lembre-se dos principais conceitos destacados nesta atividade (campo elétrico, potencial elétrico e
superfícies equipotenciais). Não perca de vista as estratégias e ferramentas de apresentação de
resultados e de análise de dados trabalhadas nas atividades anteriores. Isso ajudará você a produzir um
relatório de boa qualidade. Lembre-se também do conteúdo adequado a cada seção do relatório.