RELATÓRIO-CAMPO MAGNETICO DA TERRA - FISICA EXPERIMENTAL II - UFCG

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS 
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA 
LABORATÓRIO DE ÓPTICA, ELETRICIDADE E MAGNETISMO 
 
 
 
Engenharia Fácil 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Laerson Duarte Da Silva 
Turma: 01 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Campina Grande - PB 
2021 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 3 
1.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 4 
2 MATERIAIS UTILIZADOS ....................................................................................... 4 
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ..................................................................... 4 
4 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 7 
5 ANEXOS ....................................................................................................................... 8 
6 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 O magnetismo, é o estudo dos fenômenos ligados às propriedades de substâncias 
que possuem força magnética, como os ímãs e alguns metais. Em outras palavras 
magnetismo é o estudo os fenômenos de atração e repulsão dos objetos. Os primeiros 
estudos sobre o magnetismo ocorreram a partir do século VI a.C., quando o filósofo Tales 
de Mileto começou a estudar o fenômeno de atração entre os objetos. Willian Gilbert 
descobriu que a Terra é um ímã natural com polos magnéticos, próximos aos polos norte 
e sul geográficos. Muitos fenômenos da natureza acontecem por influência do 
magnetismo da terra. O experimento abordará o campo magnético da terra, pois o planeta 
funciona como um grande imã natural. Os Campos Magnéticos são produzidos por 
correntes elétricas. A unidade no SI para campo magnético B é o Tesla, para isso temos 
que 
[B] = 
𝑁
𝐶
𝑆
 𝑀
 = T (tesla) 
Que pode ser reescrita como 
[B] = 
𝑁
𝐴𝑚
 = T (tesla) 
 
 Os campos magnéticos exercem uma força que é a, força magnética, que pode ser 
calculado através de 
 
 
 
 
F = qv x B 
O modulo é dado por: 
 
[F] = qv x Bsenθ 
 
 Após experimentos foi constatado que um condutor elétrico ao ter uma corrente 
elétrica o atravessando, gera de maneira instantânea um campo magnético em seu 
entorno. Que tem como característica linhas de forças circulares, que podem ser 
percebidas por uma bússola, esta é a lei de Biot – Savart. Pode se comparar a lei de Biot 
– Savart com a lei de Coulomb. 
 
 
 
Lei de Biot - Savart 
 
 
1.1 Objetivo Geral 
 
 Depois de conhecer um pouco sobre o campo magnético, o objetivo desta 
experiencia é familiarizar de método bastante simples da intensidade da Componente 
Horizontal do Campo Magnético (indução magnética B) da Terra no nosso laboratório; 
como complementação, calibra-se a bobina para ser utilizada como amperímetro. 
 
2. MATERIAL UTILIZADO 
 
- Uma fonte de tensão DC regulável 
- Um amperímetro 
- Um amperímetro 
- Um reostato 
- Um sistema constituído por uma bobina quadrada e uma bússola. 
 
 
https://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2012/08/lei-biot-savart.jpg
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
 Montou-se o circuito com a fonte ligada ao reostato que por sua vez está ligado 
ao multímetro, este ligado ao sistema bobina-bússola que fechando o circuito, está ligado 
a fonte. Todos estão ligados em série. Ajustou-se o sistema bobina-bússola até que o eixo 
Norte-Sul da bússola coincidisse com o plano da bobina. 
 Então ligou-se a fonte com o reostato na posição de resistência máxima e ajustou-
se a corrente para 0,1 A. Anotou-se o ângulo θ de deflexão da agulha na tabela I. Variando 
a corrente de 0,1 A até 1,0 A anotou-se os ângulos de deflexão correspondentes. Repetiu-
se o procedimento anterior 3 vezes e para cada valor de corrente calcularam-se os ângulos 
de deflexão da agulha médio. 
Tabela I 
I(A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 
𝜽𝟏 9,0 17,0 24,0 31,0 38,0 44,5 48,0 52,0 56,0 59,0 
𝜽𝟐 8,0 14,0 20,0 29,0 37,0 43,0 48,5 51,0 54,0 59,5 
𝜽𝟑 10,0 15,0 21,0 28,0 35,0 44,0 48,0 50,5 55,0 58,0 
𝜽𝒎é𝒅𝒊𝒐 9,0 15,3 21,7 29,3 36,7 43,8 48,2 51,2 55,0 58,8 
 
Com os dados da tabela I construiu-se um gráfico θmédio x I. 
 
 
 A partir dos valores do gráfico foi determinado o valor experimental da 
componente horizontal do campo magnético da Terra (Bh). 
 Do gráfico coletou-se ponto P(45;0,62), e o mesmo foi substituído na equação: 
2a = 28,5 cm ⇒ a = 14,25 cm = 0,1425 m; 
θ = 45°; 
I = 0,62A; 
𝐵ℎ = 𝐵𝑎 =
10 × √2 × 𝜇0𝑖
𝜋 × 𝑎 × tan 𝜃
=
10 × √2 × 4𝜋 × 10−7 × 0,062
π × 0,1425 × tan 45
 
 
Bh = 0,000026994 T = 0,2461 x 10−4 T 
 
Cálculo do desvio percentual: 
𝛿% =
|0,23 − 0,2461|
0,23
× 100% = 7,0% 
 
 
4. CONCLUSÕES 
 
 Contudo, pode-se dizer que o experimento usando as bobinas para simular a 
componente horizontal do campo magnético da terra teve resultado satisfatório. 
Encontrando o valor de T = 0,2461 Gauss e um desvio de 7,0%. Vale ressaltar, que esse 
desvio é normal e está dentro do aceitável, e pode ter sido ocasionado pelos aparelhos 
velhos ou erros na execução do experimento. Por fim, foi possível ter uma noção de 
quando é a componente horizontal do campo magnético da terra. 
 
 
5. ANEXOS 
 
CÁLCULOS 
Cálculo para o gráfico de θ x I: 
-Eixo x (I): 
Módulo de x 
𝑀𝑥 = 𝐿𝑓/(𝑋𝑓 − 𝑋𝑖) = 200𝑚𝑚/1𝐴 = 200𝑚𝑚/𝐴 
𝑀𝑥 = 200𝑚𝑚/𝐴 
· Degrau e Passo 
Adotando passo 20mm 
∆𝑋 = ∆𝑙𝑥/𝑀𝑥 = 20𝑚𝑚/200𝑚𝑚/𝐴 = 0, 1𝐴 
· Equação da escala 
𝑙𝑥 = 𝑀𝑥. (𝑋𝑓 − 𝑋𝑖) = 200. 𝑋𝑓 
11 
𝑙𝑥1 = 200. (0, 1) =20mm 
𝑙𝑥2 = 200. (0, 2) =40mm 
𝑙𝑥3 = 200. (0, 3) =60mm 
𝑙𝑥4 = 200. (0, 4) =80mm 
𝑙𝑥5 = 200. (0, 5) =100mm 
𝑙𝑥6 = 200. (0, 6) =120mm 
𝑙𝑥7 = 200. (0, 7) =1400mm 
𝑙𝑥8 = 200. (0, 8) =160mm 
𝑙𝑥9 = 200. (0, 9) =180mm 
𝑙𝑥10 = 200. (1, 0) =200mm 
- Eixo y : θ(Graus) 
 
Módulo de y 
𝑀𝑦 = 𝐿𝑓/(𝑌𝑓 − 𝑌𝑖) = 150𝑚𝑚/58, 8𝐺𝑟𝑎𝑢𝑠 = 2, 55𝑚𝑚/𝐺𝑟𝑎𝑢𝑠 
𝑀𝑦 = 2𝑚𝑚/𝐺𝑟𝑎𝑢𝑠 
· Degrau e Passo 
Adotando passo 20mm 
∆𝑌 = ∆𝑙𝑦/𝑀𝑦 = 20𝑚𝑚/2𝑚𝑚/𝐺𝑟𝑎𝑢𝑠 = 10° 
· Equação da escala 
𝑙𝑦 = 𝑀𝑦. (𝑌𝑓 − 𝑌𝑖) = 2. 𝑌𝑓 
𝑙𝑦1 = 2. (9, 0) =18,0mm 
𝑙𝑦2 = 2. (15, 3) =30,6mm 
𝑙𝑦3 = 2. (21, 7) =43,4mm 
𝑙𝑦4 = 2. (29, 3) =58,6mm 
𝑙𝑦5 = 2. (36, 7) =73,4mm 
𝑙𝑦6 = 2. (43, 8) =87,6mm 
𝑙𝑦7 = 2. (48, 2) =96,4mm 
𝑙𝑦8 = 2. (51, 2) =104,4mm 
𝑙𝑦9 = 2. (55, 0) =110,0mm 
𝑙𝑦10 = 2. (58, 8) =117,6mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PREPARAÇÃO – CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA 
1. A agulha de uma bússola, quando não se encontra submetida a ação de um campo 
magnético artificial, sempre se orienta na direção norte-sul. Explique por que isto 
acontece. 
R: Isso ocorre porque a terra é um ímã natural com polos magnéticos, próximos aos polos 
norte e sul geográficos, e por isso a agulha imantada de uma bússola aponta na direção 
do polo sul de um imã, o que é denominado polo norte da terra é o polo sul magnético. 
Ademais, os campos magnéticos são produzidos por correntes elétricas, que podem ser 
correntes macroscópicas em fios, ou microscópicas associadas com elétrons em órbitas 
atômicas. Portanto, a agulha da bússola se alinha com a direção do campo magnético da 
terra. 
2. Haveria situações em que um campo magnético artificial poderia não ser 
detectado pela agulha da bússola? Explique. 
R: Sim, isso aconteceria quando o ângulo entre o campo magnético produzido no 
laboratório e o campo magnético produzido pela terra formarem um ângulo de 45º. 
3. Descreva a influência de um campo magnético artificial sobre a direção da agulha 
de uma bússola que se encontrana superfície da terra. 
R: Primeiramente, quando uma bússola é submetida a algum efeito do campo magnético 
criado no laboratório, ela não irá mais se alinhar segundo a direção do campo da terra, 
mas sim a do campo resultante, que é expresso pela equação: Br = Bh + Ba. Portanto, 
como a direção do campo magnético resultante depende dos valores de Bh e Ba, a direção 
do ponteiro da bússola pode ser alterada variando o valor de Ba. 
4. Dê um argumento qualitativo para o fato de que no centro de uma espira 
quadrada o campo magnético é perpendicular ao plano da espira. 
R: Desse modo, para uma espira o campo no seu centro será 4 vezes esse valor, como 
temos uma espira quadrada, substituímos y = a. Assim, fazendo Ba = 4Bp e substituindo 
y = a, para oito voltas de fios, o campo no centro da bobina será 8 vezes esse valor, ou 
seja, o campo resultante Ba será dado por: 
𝐵𝑎 =
𝜇0𝐼√2
𝜋𝑎
 
 
5. Em um ponto fora do centro da espira, porém situado no plano da mesma, o 
campo magnético ainda é perpendicular ao plano da espira? Justifique. 
R: Sim, o campo magnético continua sendo perpendicular ao plano da espira. Desse 
modo, a componente do campo magnético perpendicular passando para a área é constante 
e sua área é plana. Com isso, pode-se utilizar o cálculo para encontrar seu fluxo. 
 6. Em um ponto fora da espira, porém situado sobre o eixo da mesma, o campo 
magnético ainda é perpendicular ao plano da espira? Justifique. 
R: Sim, o campo magnético continua sendo perpendicular ao plano da espira quando 
ligados nas extremidades ou pontas de um fio condutor. Desse modo, a espira é sempre 
representada por uma figura plana, como um retângulo, triângulo, elipse ou círculo. No 
caso da espira circular, o campo magnético associado a ela apresenta as seguintes 
características no seu centro: Direção: perpendicular ao plano da espira; Sentido: é obtido 
pela Lei de Ampere ou regra da mão direita; Intensidade: calculada pela expressão: B = 
12.u.r. Ademais, se considerarmos várias voltas iguais em torno da mesma circunferência, 
teremos uma superposição de espiras e o valor da intensidade do campo magnético no 
centro da bobina será dado por: B = 12.N.u.r. Em síntese, isso ocorre quando o 
comprimento da bobina é pequeno em relação ao seu raio. Portanto, se um ponto estiver 
fora do centro da espira e situado no plano da mesma, o campo magnético continuara 
sendo perpendicular ao plano da espira. 
7. Há regiões próximas a espira onde o campo magnético não seja perpendicular ao 
plano da mesma? Explique qualitativamente quais são estas regiões. 
R: Somente existem regiões próximas a espira onde o campo magnético seja 
perpendicular ao plano da mesma. Ou seja, um campo magnético uniforme B passa 
perpendicularmente através de espiras de fio formando uma espira. O fluxo líquido do 
campo magnético B, denotado ΦB. Desse modo, sabemos que apenas a parte 
perpendicular do campo contribuirá para ΦB. Ademais, de uma extensão direta temos 
que, neste caso, o fluxo líquido magnético através do circuito é dado por: ΦB = NB ⊥ A. 
Portanto, essa definição assume que a componente do campo magnético perpendicular 
passando para a área é constante em toda a área, ou seja, que a área será plana. 
 
8. Mostre, utilizando a Lei de Biot-Savart, que a intensidade do campo magnético 
no centro de uma espira quadrada é diretamente proporcional à corrente que a 
atravessa. 
R: Utilizando a Lei de Biot-Savart, para os ângulos de 45º em 1 e 2 e y = a, temos: 
𝐵𝑝 =
𝜇0𝐼
4𝜋𝑎
 . 2𝑥𝑠𝑒𝑛𝜃 = 𝐵𝑝 = 
𝜇0𝐼√2
4𝜋𝑎
 
Portanto, para uma dada espira, o campo no seu centro será 4 vezes esse valor, como cada 
espira é quadrada, y = a. Assim, fazendo Ba = 4Bp e substituindo y = a, o campo resultante 
Ba será dado por: 
𝐵𝑎 =
𝜇0𝐼√2
𝜋𝑎
 
Para oito voltas de fios: 
𝐵𝑎 =
8𝜇0𝐼√2
𝜋𝑎
 
 
9. Como varia a intensidade do campo magnético gerado pela espira quadrada com 
as dimensões da mesma? E com o número de espiras? 
R: A intensidade do campo magnético varia de acordo com o campo artificial que é criado 
pela bobina quadrada. Desse modo, o campo no centro da bobina é perpendicular ao plano 
da mesma. Portanto, as dimensões da bobina quadrática e o valor da corrente que passa 
pela mesma é calculada por Ba (campo magnético artificial no centro da bobina) e Bh 
(componente horizontal do campo magnético da terra). 
10. Que relação existe entre a corrente que passa pela espira quadrada e o ângulo 
de deflexão da agulha da bússola? Esse arranjo espira-bússola poderia ser usado 
como um amperímetro? Explique. 
R: A relação existente entre a corrente que passa pela espira quadrada e o ângulo de 
deflexão da agulha da bússola é que quanto maior a corrente passada pela espira, maior 
será o ângulo de deflexão da agulha. Desse modo, para uma bússola colocada no centro 
da espira, pode-se observar que a tangente de teta, resultante da deflexão da agulha da 
bússola é proporcional ao valor da corrente que circula na espira. Portanto, isto ocorre por 
 
causa do campo magnético artificial, que é proporcional a corrente. Por fim, pode-se 
utilizar o sistema como um amperímetro, colocando em série um resistor com a espira 
quadrada e medindo a tensão nos terminais do resistor. Com isso, podemos indiretamente 
determinar o valor da resistência utilizando a razão R = V / I. 
 
 
6. REFERÊNCIAS 
NASCIMENTO, Pedro Luiz do. Apostila auxiliar do Laboratório de Eletricidade e Magnetismo da 
Universidade Federal de Campina Grande, 2014.