Campo Eletroestático 3D Criado por Paul Falstad
Esta aplicação reproduz a distribuição do campo elétrico em 3 dimensões, gerado por uma ou mais cargas, em várias situações diferentes.
Guia de Iniciação Rápida
Ao iniciar a aplicação, esta apresenta uma carga pontual, a amarelo, no centro de um cubo. Pode alterar o ângulo de visualização ao clicar e arrastar esta caixa com o rato;
Desloque a barra lateral "Intensidade do Campo" para aumentar ou diminuir a intensidade do campo elétrico;
Desloque a barra lateral "Número de Partículas" para aumentar ou diminuir o número de partículas na simulação;
As opções predefinidas são apenas pontos de partida, pode alterar as condições da experiência como entender;
Se fechar a janela da aplicação, esta pode ser reaberta ao atualizar a página no seu browser (geralmente pressionando a tecla F5).
Instruções de Utilização
Este documento explora a aplicação, as suas opções e menus:
Informações GeraisVoltar ao Topo
Esta aplicação reproduz a distribuição do campo elétrico e o movimento de partículas sujeitas a esse campo, a 3 dimensões, e em várias situações diferentes. Pode selecionar um conjunto variado de campos e estudar o movimento das partículas no campo selecionado.
A simulação inicia-se com 500 partículas em movimento ao longo de um campo provocado por uma carga pontual, que atrai as partículas para o seu centro. Por defeito, as partículas interagem com o campo como se este fosse um campo de velocidade, o que significa que os vetores de campo em cada ponto determinam a velocidade do movimento das partículas e em que direção estas se movem. No exemplo apresentado ao iniciar a aplicação, as partículas movem-se para o centro. A velocidade de todas as partículas quando passam por um mesmo ponto é sempre a mesma para esse ponto.
Se o campo for tratado como um campo de força, então os vetores de campo determinam a aceleração das partículas, mas a sua velocidade pode variar dependendo do ponto onde iniciaram o movimento.
Seleção do CampoVoltar ao Topo
O menu "Seleção do Campo" pode ser utilizado para selecionar uma experiência predefinida de entre as seguintes, com as caraterísticas indicadas:
carga pontual: campo criado por uma única carga pontual. O sinal da carga pode ser invertido, ao marcar a caixa de seleção "Inverter";
2 cargas pontuais: duas cargas pontuais, sendo possível definir a separação entre elas na barra lateral "Separação entre Cargas";
Dipolo: uma carga positiva e uma carga negativa, sendo possível definir a separação entre elas na barra lateral "Separação entre Cargas";
Quadrupolo: duas cargas positivas e duas cargas negativas;
carga linear: carga uniformemente distribuída ao longo de uma reta infinita;
2 cargas lineares: carga uniformemente distribuída ao longo de duas retas infinitas;
linhas dipolo: 2 cargas lineares oposta;
linhas quadrupolo: 4 cargas lineares, 2 positivas e 2 negativas;
carga linear finita: carga uniformemente distribuída ao longo de uma reta finita, sendo possível definir o tamanho da mesma na barra lateral "Comprimento da Linha"
2 cargas lineares finitas: carga uniformemente distribuída ao longo de duas retas finitas;
linhas dipolo finitas: 2 cargas lineares oposta e finitas;
lâmina condutora: uma lâmina condutora finita na direção x, mas infinita na direção y. O comprimento da lâmina na direção x é ajustável;
lâmina carregada: uma lâmina carregada e finita na direção x, mas infinita na direção y. O comprimento da lâmina na direção x é ajustável;
2 lâminas carregadas: 2 lâminas com carga elétrica oposta. A carga está uniformemente distribuída em cada uma das lâminas e o tamanho e separação entre as duas lâminas é ajustável;
plano infinito: um plano infinito com uma distribuição uniforme de carga;
esfera condutora + carga pontual: esfera condutora nas proximidades de uma carga pontual. O raio e o potencial da esfera, tal como a separação entre esta e a carga, são ajustáveis. Por defeito, o potencial da esfera é nulo;
carga esférica + carga pontual: esfera carregada nas proximidades de uma carga pontual. Por comparação com a opção anterior, é possível perceber as diferenças entre uma esfera condutora e uma carga esférica. No caso da esfera condutora, as linhas de campo são sempre perpendiculares à superfície da esfera, o que não acontece com a carga esférica (esta diferença é mais percetível se selecionar a opção "Mostrar Corte Y", do menu Mostrar). Por defeito a esfera tem carga nula, mas esta pode ser ajustada na barra lateral "Carga da Esfera" para valores positivos ou negativos;
cilíndro + carga linear: 1 cilíndro condutor nas proximidades de uma carga linear;
esfera condutora num campo: esfera condutora com potencial nulo num campo elétrico exterior;
esfera dielétrica num campo E: esfera dielétrica colocada num campo elétrico externo e uniforme. O raio da esfera e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
esfera dielétrica num campo D: vetor deslocamento elétrico de uma esfera dielétrica num campo exterior e uniforme. O raio da esfera e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
cilíndro num campo: cilíndro condutor com potencial nulo num campo elétrico externo e uniforme;
cilíndro dielétrico num campo E: campo elétrico produzido por um cilíndro dielétrico colocado num campo externo e uniforme. O tamanho do cilíndro e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
cilíndro dielétrico num campo D: vetor deslocamento elétrico de um cilíndro dielétrico num campo exterior e uniforme. O tamanho do cilíndro e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
barreira dielétrica E: campo elétrico de uma carga pontual próxima de uma barra dielétrica. A carga pontual está, por defeito, colocada fora do dielétrico, estando este representado pela área abaixo do plano. A posição da carga pontual e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
barreira dielétrica D: vetor deslocamento elétrico de uma carga pontual próxima de uma barra dielétrica. A posição da carga pontual e a intensidade do dielétrico são ajustáveis;
plano condutor + carga pontual: campo elétrico gerado por uma carga próxima de um condutor;
carga em movimento: campo elétrico gerado por uma carga pontual com velocidade comparável à velocidade da luz;
anel carregado: anel com carga uniformemente distribuída. O raio do anel é ajustável.
2 anéis carregados: 2 anéis com carga uniformemente distribuída. O raio dos anéis e a separação entre eles é ajustável.
anel dipolo: 2 anéis com carga uniformemente distribuída. O raio dos anéis e a separação entre eles é ajustável.
plano condutor c/fenda: plano condutor de potencial nulo, e com uma fenda retangular. O plano é colocado num campo externo e uniforme. A fenda tem um comprimento infinito, mas uma largura finita;
planos condutores c/fenda: dois planos condutores com um intervalo entre eles, um com potencial positivo e o outro com potencial negativo.
Menu VerVoltar ao Topo
O menu Ver permite definir o tipo de movimento das partículas e contém as seguintes possibilidades:
Ver: Partículas (Vel.): os vetores de campo em cada ponto determinam a velocidade de cada partícula à medida que esta se move ao longo do campo. Repare que esta representação tem apenas um fim educacional, com o objetivo de mostrar o campo, contudo, na realidade as partículas não se movem desta forma;
Ver: Partículas (Força): os vetores de campo em cada ponto determinam a aceleração de cada partícula à medida que esta se move ao longo do campo;
Ver: Partículas (Vetores Campo): os vetores campo em diversos pontos tornam-se visíveis;
Ver: Linhas de Campo: são representadas as linhas de campo. A quantidade de linhas visível pode ser definida na barra latera "Densidade de Linhas de Campo"
Ver: Equipotenciais: são representadas as superfícies equipotenciais. Por defeito a aplicação ativa a opção "Mostrar Corte Y" do menu Corte, uma vez que as equipotenciais são mais facilmente compreendidas desta forma. Se alterar para a opção"Sem Corte", apenas consegue ver uma superfície equipotencial em cada momento e a barra lateral "Potencial" permite determinar qual das superfícies é visível. As superfícies a verde têm potencial positivo, as superfícies a vermelho têm potencial negativo e as superfícies a cinzento têm potencial nulo.
Menu CorteVoltar ao Topo
O menu Corte permite efetuar um corte transversal da figura. As opções são:
Sem Corte: a imagem surge sem qualquer corte, a 3 dimensões;
Corte X: surge um corte transversal da figura ao longo do eixo X;
Corte Y: surge um corte transversal da figura ao longo do eixo Y;
Corte Z: surge um corte transversal da figura ao longo do eixo Z;
A aplicação permite ainda selecionar diversos cortes em planos paralelos ao selecionado. Clique e arraste sobre as arestas do plano de corte para alterar a sua posição.
Outras OpçõesVoltar ao Topo
A aplicação fornece ainda outras opções, tais como:
A caixa de seleção Parar: permite pausar a simulação;
A caixa de seleção Inverter: permite inverter a direção de todos os vetores campo elétrico;
A caixa de seleção Desenhar Linhas Equipotenciais: quando marcada, a aplicação representa na área de trabalho as linhas que unem pontos com o mesmo potencial;
O botão Reiniciar: permite reiniciar a posição das partículas para valores aleatórios;
O botão Agitar: permite dar uma aceleração aleatória a cada uma das partículas. Este botão só está ativo caso o menu Ver esteja definido para "Ver: Partículas (Força)". Pode ser útil no caso de todas as partículas estarem em repouso ou a moverem-se na mesma direção;
A barra Intensidade do Campo: permite controlar a intensidade do campo. No caso de ter selecionado no menu Ver a opção "Ver: Vetores Campo", permite também controlar o brilho dos vetores;
A barra Densidade Vetorial: controla o número visível de vetores, no caso de ter selecionado no menu Ver a opção "Ver: Vetores Campo";
A barra N.º de Partículas: controla o número visível de partículas na área de trabalho. Deve diminuir o n.º de partículas no caso de querer acelerar a aplicação ou estudar apenas o comportamento de algumas partículas.
