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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE FÍSICA DEPARTAMENTO DE FÍSICA GERAL FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III – 2018.1 EXPERIMENTO 10: BALANÇA DE CORRENTE PROFESSORA: SALVADOR, 11 DE JULHO DE 2018 INTRODUÇÃO OBJETIVO MATERIAIS UTILIZADOS · Balança marca Ohaus com pés niveladores e nível de bolha; · Fonte de tensão contínua (DC) com limitação de corrente e com amperímetro acoplado; · Imã permanente em forma de U com peças polares removíveis; · Placas de circuito impresso com uma trilha condutora (n = 1) nos comprimentos 12,5 mm, 25,0 mm e 50,0mm; · Placa de circuito impresso com duas trilhas condutoras (n = 2) no comprimento 50,0 mm; · Base, haste e suporte de ligação; · Cordoalha flexível (fita) condutora de cobre prateado com terminais tipo pino banana. PROCEDIMENTOS, DADOS E DISCUSSÃO Dados: g = 9,7833 m/s² mo = 73,10 g Parte 1: F x i n i (A) m (g) Fn (mN) 1 0,0 73,10 0,0000 2 0,3 73,21 1,0762 3 0,6 73,31 2,0545 4 0,9 73,42 3,1307 5 1,2 73,50 3,9133 6 1,5 73,61 4,9895 7 1,8 73,70 5,8700 8 2,1 73,80 6,8483 9 2,4 73,87 7,5331 10 2,7 - - 11 3,0 - - Tabela 1 *Nessa primeira parte do experimento, não conseguimos atingir uma corrente maior que 2,4 A na fonte de alimentação, por isso as medidas acima de 2,4 A não foram realizadas. Fazendo a plotagem do gráfico através do software Excel, e calculando a melhor reta, temos: Imagem 1 Do gráfico acima, temos que a melhor reta é: y = 3,1633x + 0,1391, onde A = 3,1633 e B = 0,1391. Calculando o campo magnético do imã: Partindo da fórmula F = N.L.B.I e relacionando com o gráfico anterior, temos que: A = N.L.B . Parte 2: N L (mm) mo (g) m (g) Fn (mN) 1 12,5 72,42 72,60 1,7610 2 25,0 71,92 72,31 3,8155 3 50,0 73,10 73,83 7,1418 Melhor reta é: y = 0,142x + 0,0978, onde A = 0,142x e B = 0,0978. Parte 3: N mo (g) m (g) Fn (mN) 1 73,10 73,83 7,1418 2 79,73 79,11 6,0656 Encontrando o campo magnético do imã para a expira N = 1: Para a expira com N = 2: 1. Analise o sentido da força magnética como função do sentido do campo de indução magnética B do imã permanente e do sentido da corrente. Sabemos que em um fio imerso em um campo magnético que apresenta uma corrente elétrica a força é dada pela equação: Que, para um fio retilíneo num campo uniforme, é simplificada em Assim, uma mudança no sinal de i (corrente) ou B (campo magnético) acarreta numa mudança de sinal da força. 2. Construa em um mesmo papel milmetrado o gráfico da intensidade da força magnética (em mN) versus a corrente elétrica (em A) para os condutores de 12,5 mm, 25,0 mm e 50,0 mm (n = 1). Em anexo. 3. Construa em outro papel milimetrado o gráfico da intensidade da força magnética (em mN) versus a corrente elétrica (em A) para o condutor de 50,0 mm (n = 2). Em anexo. 4. Os gráficos construídos estão de acordo com a teoria da força magnética? De acordo com a teoria, a força magnética num fio condutor retilíneo imerso perpendicularmente em um campo magnético uniforme é dada pela equação: Dessa forma, para um mesmo campo magnético (B) e para um comprimento de fio (L) constante, teremos uma relação linear entre a força e a corrente, o que se mostrou verdadeiro nos gráficos apresentados nos anexos. 5. Determine, a partir dos coeficientes angulares das curvas, os valores do campo de indução magnética para todos os condutores utilizados. Calcule então o valor médio desse campo. Os coeficientes angulares das curvas apresentadas nos gráficos foram obtidos através do método dos mínimos quadrados. As equações foram: Logo, o coeficiente angular corresponde ao campo magnético multiplicado pelo comprimento do fio. A partir disso obtivemos um valor de campo magnético médio igual a 6. A partir dos gráficos construídos e para uma corrente de 5 A, determine os valores das forças magnéticas para os diversos comprimentos dos condutores. Construa agora o gráfico da força magnética versus o comprimento do condutor. Justifique se o gráfico está, ou não, de acordo com a teoria. A partir das medidas da força magnética com a maior corrente disponibilizada pelo gerador (3,1 A), obtivemos um gráfico da força variando com o comprimento do condutor (em anexo). A partir do coeficiente angular (produto do campo magnético com a corrente), foi calculado o campo magnético do imã como sendo 0,080 mT. Esse valor tem uma discrepância de 7,5% com o outro calculado, o que indica que ainda é uma boa aproximação do campo magnético do imã em “U”. Fn X i Fn (mN) 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 0 1.0761629999999944 2.0544930000000781 3.1306560000000725 3.9133200000000556 4.9894830000000505 5.8699800000000835 6.8483100000000281 7.533141000000100 9 i (A) Fn (mN) Fn X L Fn (mN) 12.5 25 50 1.7609939999999278 3.8154870000000058 7.1418090000000394 L (mm) Fn (mN)
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