Relatório Determinação do campo elétrico da terra

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	 RELATÓRIO DO LABORATÓRIO DE FISCA III
Rômulo Castro Silva – Engenharia Mecatrônica
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DETERMINAÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA
O campo magnético terrestre assemelha-se a um dipolo magnético (ou seja, uma barra magnética com um polo norte e um polo sul). Uma linha imaginária traçada entre os polos sul e norte magnéticos apresenta uma inclinação de aproximadamente 11,3º relativa ao eixo de rotação da Terra. A teoria do dínamo é a mais aceita para explicar a origem do campo. Um campo magnético, genericamente, se estende infinitamente. Um campo magnético vai se tornando mais fraco com o aumento da distância da sua fonte.
Uma das camadas que compõe a terra é abundante de Níquel e Ferro, duas substâncias ferro magnéticas. Acreditava-se que enormes blocos dessas substâncias altamente imantadas seriam a causa do CMT – Campo magnético da Terra. A hipótese foi descartada por não haver imantação que suportasse altíssimas temperaturas no interior da terra. Hoje, sabe-se que o Campo Magnético da Terra é causado por correntes elétricas de altíssima intensidade se propagando por substancias de alta condutividade elétrica. O que não se aplica é como essas correntes são geradas. 
O Campo Magnético da Terra é instável e está sujeito a variações pelas correntes da ionosfera e a atividade magnética do sol. Assim, ele atravessa toda superfície da maneira razoavelmente parecida com o campo produzido por um dipolo. É conhecido que uma bússola se alinha à direção do campo magnético existente naquela região. Em laboratório, se for gerado um campo magnético nas proximidades da bússola, ela não se alinhará mais somente de acordo com o campo magnético da Terra, mas sim de acordo com o campo resultante entre o da Terra e o gerado artificialmente. A terra possui um campo magnético semelhante a um imã de barra. 
Esse campo é de grande interesse prático para várias áreas, como a da navegação, a comunicação e a prospecção mineral, uma vez que ele pode influenciar vários fatores dessas áreas. Os polos do campo são contrários aos polos geográficos da Terra, ou seja, o polo sul magnético se encontra no norte geográfico. É possível calcular o campo magnético da Terra e descobriu-se que seu modulo varia de 20μT a 60μT. Contudo, esse valor pode ser alterado devido às influencias das condições geológicas do local, fazendo com que o valor real nem sempre seja igual ao valor esperado. Além disso, essas condições influenciam também a direção do campo, que na maioria das vezes não é paralelo à superfície, por isso, é especificado por meio das suas componentes horizontal e vertical. 
Sabemos que uma bússola se orienta no campo magnético terrestre. Esta orientação pode ser modificada se algum campo magnético externo adicional for aplicado sobre ela. 
Neste caso a bússola procurará ficar orientada no campo magnético resultante da soma vetorial destes dois campos. A componente horizontal do campo magnético da Terra pode ser medida observando-se a mudança na orientação da bússola quando sobre ela for aplicado um campo magnético externo perpendicular ao campo magnético terrestre. Para produzir este campo magnético externo utilizaremos uma bobina de Helmholtz, que consiste de um par de bobinas comuns de mesmo raio R, alinhadas paralelamente uma a outra com os eixos coincidindo, e afastadas entre si de uma distância igual ao raio R. 
OBJETIVOS
Este experimento tem como finalidade determinar a componente horizontal do campo magnético da terra situado no local do laboratório. Por isso, criaremos um campo magnético constante com modulo e direção conhecidos, sobreposto ao campo da terra, que não conhecemos. Através do campo magnético resultante podemos determinar a componente horizontal do campo magnético terrestre. O campo constante e conhecido será criado por duas bobinas circulares, coaxiais, ligadas em série e separadas por uma distância igual ao seu raio. Essa montagem também é conhecida como Bobina de Helmholtz. Nela, um campo magnético uniforme é criado na vizinhança do ponto P, que se encontra equidistante do centro das duas bobinas de modulo:
Sendo a permeabilidade magnética no vácuo (que é muito próxima à do ar), N, o número de espiras em cada bobina e i, a corrente elétrica.
DESENVOLVIMENTO
O eixo da bobina deverá estar na posição horizontal e paralelo à direção Leste-Oeste, isto é, perpendicular ao eixo norte-sul. A intensidade do campo magnético produzido pelas bobinas, é função da corrente que circulará nas espiras. Se não houver corrente, a bússola colocada no interior da bobina de Helmholtz indicará a direção norte. Se a corrente aumentar, aparecerá um campo magnético perpendicular à componente horizontal de campo da Terra B~ HT, que fará a agulha da bússola girar de um certo ângulo. Quando a agulha estiver apontando a direção noroeste ou nordeste, isto é, estiver a 45o em relação à direção norte-sul, o campo da bobina será igual ao da componente horizontal do campo magnético da Terra.
Caso B=0T, uma bússola colocada no ponto P, no centro das bobinas, orienta-se na direção da componente horizontal de BT (Norte – sul). Caso B≠0T, a agulha forma um ângulo Ɵ e aponta para a direção do campo resultante BR. 
Neste caso, a componente horizontal BTh pode ser obtida pela relação:
Sendo B o modulo do campo magnético criado entre as bobinas no ponto P. Fazendo:
E substituindo temos:
Inicialmente determinamos o valor médio do raio das bobinas, e logo em seguida, fixamos a bússola no centro das bobinas (ponto P), orientamos a bobina na direção Leste-Oeste, de forma em que o indicador da bússola esteja perpendicular ao eixo das bobinas. Montado o circuito, variamos a corrente e, para cada valor, medimos o ângulo . E por último através da equação acima encontramos o valor de BTh. 
Material Utilizado:
Bússola
Bobinas de Helmboltz
Amperímetro
Resistor de 47.8Ω
Fonte de corrente continua
Suporte para bússola
Cabos de ligação
RESULTADOS
Tabela campo magnético BS no centro das bobinas de Helmoholtz em função da corrente elétrica I que passa por elas. Ɵ é o ângulo entre o campo magnético total no centro das bobinas de Helmhotz e a componente horizontal do campo magnético terrestre.
	I (mA)
	00
	40
	68
	98
	Ɵ (graus)
	0
	10
	20
	30
	BS (T)
	0
	4,588.10-6
	7,799.10-6
	1,124.10-5
	tangƟ
	0
	0,18
	0,36
	0,58
Gráfico de BS x tanƟ:
O valor de BT pode ser encontrado através de uma regressão linear na reta do gráfico acima.
Equação do tipo:
Desta forma temos:
CONCLUSÃO
Com esta prática, podemos concluir que é possível calcular o campo magnético da terra em um local utilizando uma bussola e o circuito envolvendo uma fonte, um resistor, o sistema de bobinas de Helmholtz. Vale ressaltar mais uma vez que, com esta pratica local, encontramos somente a componente horizontal do campo magnético terrestre, e o seu valor foi de 1, 915.10-5T.
BIBLIOGRAFIA
Livros – Caderno de Laboratório – Física III Eletromagnetismo
HALLIDAY, David;RESNICK, Robert;WALKER, jearl. Fundamentos de física: Volume 3 : eletromagnetismo. 8.ed. Rio de janeiro : LTC - Livros Técnicos e Científicos,c2009.
TIPLER, Paul Allen;MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros : volume: 2 eletricidade e magnetismo,ótica.6. ed.Rio de Janeiro:LTC - Livros Técnicos e Científicos,c2009.
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