Campo da Terra - Relatório 9

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CCT
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II – T 07
PROFESSOR: LINCOLN ARAÚJO
JULIANA DOS SANTOS ARAUJO – 120110998
ENGENHARIA DE MATERIAIS
CAMPO DA TERRA
CAMPINA GRANDE – PB
23 DE MARÇO DE 2022
INTRODUÇÃO
O estudo do campo magnético da Terra tem interesse prático na navegação, na
comunicação, na prospecção mineral, entre outros. Esse campo tem uma
configuração semelhante à de um grande ímã em forma de barra, cujo pólo sul
está próximo do pólo norte geográfico da Terra, como representado na figura 1,
por meio de linhas de campos magnéticos.
O módulo do campo magnético da Terra varia de 20uT a 60 uT, mas, devido às
condições geológicas presentes em determinados locais, ele pode diferir
bastante do valor esperado para aquela região. Na maior parte dos pontos na
superfície da Terra, o campo magnético não é paralelo à superfície. Por isso,
em geral, ele é especificado por meio das suas componentes horizontal, na
direção Norte-Sul, e vertical.
Sabemos que uma bússola se alinha segundo a direção do campo magnético
ao qual a mesma está sendo submetida. Se submetermos uma bússola
qualquer ao efeito do campo magnético criado em laboratório a mesma não irá
mais se alinhar segundo a direção do campo da Terra, mas segundo a do
campo resultante.
Br = Bh + Ba
Br – Campo resultante
Bh – Componente horizontal do campo da Terra
Ba – Campo criado em laboratório
Quando aplicamos o campo criado no laboratório, temos a seguinte posição do
ponteiro da bússola depois da aplicação mostrada na figura 2. Como a direção
do campo magnético resultante depende dos valores de Bh e Ba podemos
variar a direção do ponteiro variando o valor de Ba .
tgθ = Ba / Bh
ou
Bh = Ba / Tgθ
Se θ for igual a 45º
Ba = Bh
O campo produzido por um fio percorrido por uma corrente num ponto P
equidistante das extremidades, pode ser determinado da seguinte forma:
O campo produzido por um fio percorrido por uma corrente num ponto P
equidistante das extremidades, pode ser determinado da seguinte forma:
Como temos oito voltas de fio, o campo no centro da bobina será 8 vezes esse
valor:
Podemos observar que Ba = C*I , onde:
O valor esperado para componente horizontal do Campo da Terra, em nosso
laboratório, é de Bh=0,23 gauss, onde 1 gauss é 10-4 T (tesla). Para ser
utilizada a configuração do arranjo de Helmholtz, temos as seguintes fórmulas:
OBJETIVOS
O objetivo principal desta experiência é familiarizar-se com um método
bastante simples de medição da intensidade da componente horizontal do
campo magnético (indução magnética B) da Terra no nosso laboratório; como
complementação, calibra-se a bobina para ser utilizado como amperímetro.
MATERIAIS UTILIZADOS:
● Fonte de tensão DC regulável;
● amperímetro;
● reostato;
● sistema constituído por uma bobina quadrada e uma bússola.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Primeiramente foi montado o circuito da Figura 3 demonstrada abaixo:
Em seguida ajustou-se o sistema bobina-bússola de modo que o eixo Norte-Sul
da bússola coincidisse com o plano da bobina. Assim foi ligada a fonte de
tensão, com o reostato na posição de resistência máxima, e ajustou-se a
corrente no circuito para 0,1A, anotando o ângulo θ de deflexão da agulha.
Com isso fez-se variar a corrente no circuito, aumentando em intervalos de 0,1
A, até cerca de 1A, anotando o ângulo de deflexão correspondente (θ).
Ao chegar a 1A repetiu-se o procedimento descrito no parágrafo anterior,
porém diminuindo a corrente até que chegasse ao primeiro ponto que era de
0,1A.
Por fim repetiu-se as medidas uma terceira vez, e para cada valor da corrente
foi calculada a média dos valores correspondentes do ângulo de deflexão da
agulha (θ).
Com base no gráfico de Θ(º) em função da corrente I(A) para a determinação
do campo magnético da Terra (em anexo), foi determinado que para Θ = 45º
temos que a corrente tem um valor aproximado de I = 0,62A. Com base nos
dados analisados no gráfico e considerando 2a= 28,5 cm, pela fórmula:
Substituindo o valor encontrado de Ba na fórmula tgθ = Ba / Bh, temos Ba =
Bh, (já que tg45º = 1), logo:
Bh = 0,1969 x 10^-4 w/Am^2 ⇒ Bh = 0, 1969 x 10^-4T ⇒ Bh = 0, 1969 gauss.
Calculado a componente Bh do campo magnético da Terra experimentalmente,
podemos o obter o erro em relação a componente teórica do campo magnético
da Terra ( Bhteórico = 0,23 gauss),logo:
CONCLUSÃO
No decorrer da experiência verificou-se a existência de um campo magnético
permanente gerado pela Terra, utilizando uma bússola que fica orientada
sempre na posição Norte-Sul. Pelos resultados dos valores medidos, pode-se
utilizar uma bússola para medir corrente. Calibrou-se inicialmente uma bobina,
logo após a bússola foi submetida ao efeito de um campo magnético criado em
laboratório, a bússola não se alinhou devido ao campo magnético da Terra, e
sim, segundo ao campo resultante. Comparando a deflexão obtida devido às
mudanças na intensidade da corrente que gera o campo criado no laboratório,
pode-se criar uma relação entre os dois (θ x I ) e determinar para uma deflexão
θ um valor de corrente correspondente. Os desvios percentuais das medidas
obtidas ocorreram por causa dos erros de paralaxe, nas leituras da deflexão do
ponteiro da bússola.
ANEXOS
Gráfico Referente a Tabela.