9 BALANÇA DE CORRENTE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG 
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT 
UNIDADE ACADEMICA DE FÍSICA - UAF 
LABORATORIO EXPERIMENTAL II 
PROF: LAÉRCIO DUARTE DA SILVA 
ALUNOS: IONAILTON DE ARAUJO 
SILVA 
JOSÉ VIEIRA NETO 
GABRIEL DE SOUZA DOS PASSOS 
MATRICULA: 119111533 
121111434 
12011111 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO: BALANÇA DE CORRENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 de março de 2022 
Introdução 
Quando um pedaço de fio reto e muito longo conduz uma corrente elétrica i, um 
campo de indução magnética B aparece ao seu redor. Para pontos próximos ao fio, as 
linhas de força, ou mesmo as linhas de campo, são círculos concêntricos ao fio. É possível 
descobrir o sentido convencional desse campo com a regra da mão direita, onde o dedo 
polegar aponta no sentido da corrente e os demais dedos apontam no sentido do campo. 
A figura 1 é uma representação da regra da mão direita citada. 
 
Figura 1 – Regra da mão direita 
Quando um portador de carga elétrica q em movimento com uma velocidade v 
penetra uma região do espaço onde existe um campo elétrico E e um campo de indução 
magnética B, ele fica submetido a uma força F conhecida por força de Lorentz dada por: 
B = q(E + v × B) 
Na ausência do campo elétrico, resta apenas a força magnética: 
Fm = q v × B 
O vetor Fm é perpendicular ao plano dado pelos vetores v e B. A velocidade das 
cargas transportadas é medida através da corrente elétrica IL. A carga total de elétrons na 
seção do circuito condutor de comprimento L deve ser formulada da seguinte maneira: 
como qv = IL tem-se que: 
Fm = IL.L.B 
As linhas de campo são perpendiculares ao movimento dos elétrons (v 
perpendicular a B). 
Com isso é possível perceber que com um dispositivo comum, como um ímã, 
pode-se produzir um campo magnético aproximadamente constante numa dada região e 
ainda verificar as forças que agem em um fio ou em uma espira com corrente. 
Objetivos 
O presente experimento tem como principal objetivo analisar as forças magnéticas 
numa espira com corrente submetida a um campo magnético constante e uniforme, e 
calcular o valor deste campo magnético. 
Objetiva-se também apresentar como funciona a balança de corrente como um 
método de calcular a força magnética a partir da variação da força peso sobre um corpo 
uma vez que este fica submetido à uma passagem de corrente e à presença de um campo 
magnético. 
Material utilizado 
• Balança; 
• Blocos polares; 
• Placas com espiras condutoras retangulares; 
• Fonte; 
• Amperímetro; 
• Cabos; 
• Teslômetro. 
Procedimento Experimental 
Inicialmente montou-se o experimento segundo a figura 2, com uma fonte 
fornecendo a corrente que circula pela espira, a qual está presa a balança suspensa em um 
suporte, e logo abaixo da espira, posiciona-se um imã convencional com dois polos a 
medida que se tenha necessidade de acordo com os procedimentos experimentais de 
medidas. 
 
Figura 2: Montagem Balança Corrente 
Fonte:Catálogo Phywe 
 
Para a primeira parte do experimento a espira (L=100mm) foi pendurada no braço 
da balança e a equilibrada de modo que a seção horizontal do condutor ficasse 
perpendicular às linhas de campo. 
 A balança foi ajustada e mediu-se a massa inicial da espira (mo = 38,12 g). Esta 
é a massa medida quando é campo magnético é nulo (ou seja, sem a presença do imã). 
O campo magnético é então inserido, e a massa m (aparentemente aumentada) é 
medida, a Força Magnética é igual à Força obtida pela diferença entre as duas leituras de 
massas (m – m0), que corresponde ao peso necessário para equilibrar a força magnética 
provocada pela corrente I. Dados: g =9,81m/s. 
 Em seguida, a corrente no condutor é variada em intervalos de 0,5A, utilizando o 
ajuste da fonte de corrente. Mediu-se então as massas conforme a corrente ia variando. 
Os resultados obtidos foram anotados na tabela 1. 
 
I (A) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 
mo (g) 38,12 38,12 38,12 38,12 38,12 38,12 38,12 38,12 
m1 (g) 38,55 38,95 39,41 39,82 40,22 40,7 41,07 41,72 
M=(m1 - mo)g 0,43 0,83 1,29 1,70 2,10 2,58 2,95 3,60 
P = Mxg (mN) 4,22 8,14 12,65 16,68 20,60 25,31 28,94 35,32 
Fpeso(N) 0,0042 0,0081 0,0127 0,0167 0,0206 0,0253 0,0289 0,0353 
 
Tabela 1 
 
Em seguida, fixou-se a corrente em I=2,5A, os condutores de corrente foram 
sendo variados de acordo com os tipos disponíveis no laboratório e os procedimentos 
anteriores foram repetidos. Os resultados obtidos foram anotados na tabela 2. 
 
Comprimento 
da Espira 
Massa (mo) Massa (mi) Massa diferença (M) 
Fpeso 
(mN) 
Fpeso (N) 
12,5 mm 32,34 32,56 0,22 2,158 0,0022 
25 mm 31,26 31,74 0,48 4,709 0,0047 
50 mm 36,59 37,46 0,87 8,535 0,0085 
100 mm 38,12 40,22 2,10 20,601 0,0206 
 
Tabela 2 
Finalmente, utilizando um teslômetro, o campo magnético no centro da abertura 
de 1 cm do imã permanente foi medido. O resultado obtido: 
B= 85 mT 
 Com os valores medidos foi possível notar que a força magnética se dá para baixo 
quando a corrente também está para baixo, sendo os valores positivos. 
Análises 
Com os dados obtidos no experimento foram construídos dois gráficos no Excel: 
o primeiro, construído com os dados obtidos na primeira parte do experimento, é o gráfico 
da força versus a corrente (F x I); o segundo, com os dados obtidos então da segunda 
parte do experimento, é o gráfico da força versus o comprimento da espira (F x L). Ambos 
os gráficos estão em anexo. 
 
 
A partir do gráfico de F x I, foi possível obter o valor do campo magnético B. O 
produto L.B (onde L=100m é o comprimento horizontal do condutor) é igual à inclinação 
da reta. 
𝑳 × 𝑩 = 
𝟎, 𝟎𝟑𝟔 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟑 
𝟒, 𝟑 − 𝟎, 𝟐𝟓 
𝑳 × 𝑩 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟖𝟑𝟐 
𝑩 = 
𝟖, 𝟑𝟐
𝟏𝟎𝟎
= 𝟖𝟑, 𝟐 𝒎𝑻 
 
Comparando este valor com o valor obtido a partir da medição com o teslômetro, 
obtém-se um erro percentual de: 
𝜹% = |
𝟖𝟑, 𝟐 − 𝟖𝟓
𝟖𝟓
| 𝒙𝟏𝟎𝟎% = 𝟐, 𝟏𝟏% 
 
 A partir do gráfico de F x L, foi possível obter o valor do campo magnético B. O 
produto L.B é igual à inclinação da reta. 
𝑭 = 𝑰𝑳. 𝑳. 𝑩 
𝑳. 𝑩 = 𝟎, 𝟏𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑 
𝑩 = 
𝟏𝟔𝟎
𝟐, 𝟓
= 𝟔𝟒 𝒎𝑻 
 
Comparando este valor com o valor obtido a partir da medição com o teslômetro, 
obtém-se um erro percentual de: 
𝜹% = |
𝟔𝟒, 𝟎 − 𝟗𝟐, 𝟏𝟎
𝟗𝟐, 𝟏𝟎
| 𝒙𝟏𝟎𝟎% = 𝟑𝟎, 𝟓% 
 
Conclusão 
A partir do presente experimento foi possível observar como medir uma força 
magnética e um campo magnético conhecendo apenas a força peso obtida 
experimentalmente, a corrente e o comprimento das espiras manipuladas e controladas 
durante o experimento. Essa é uma maneira relativamente eficaz e prática de poder medir 
e analisar as grandezas magnéticas que muitas vezes são mais difíceis de compreender 
por serem mais difíceis de visualizar. 
Os erros obtidos não foram tão grandes observando pela perspectiva de que esta 
experiência é muito susceptível a influências externas e erros de leitura e observação, 
visto que a balança é extremamente sensível a fatores como o vento, impactos na bancada 
e outras possíveis interferências. Sendo assim, conclui-se que o experimento cumpriu o 
seu objetivo de analisar as forças magnéticas e os campos magnéticos obtidos pela 
presença do imã e da corrente elétrica, bem como de poder compreender melhor o sentido 
e a posição dessas grandezas nas espiras e poder comparar os valores obtidos 
experimentalmente com os valores teóricos já vistos. 
É importante observar que o campo magnético não é na realidade constante, mas 
que esta suposição é apenas uma aproximação para facilitar a compreensão dos cálculos 
e do experimento. Além disso, campos magnéticos externos podem ter influenciado no 
experimento assim como imprecisões nas medidas das massas. 
Referências bibliográficas 
 
• HALLIDAY, David, 1916 – Fundamentos de Física/ Halliday, Resnick, Jearl 
Walker; tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. – Rio de Janeiro: 
LTC,2009. 
• SAMPAIO, José Luiz, Física: volume único / José Luiz Sampaio, Caio Sérgio 
Calçada. – 2ª ed. – São Paulo: Atual, 2005. 
• Apostila de Física Experimental II. 
 
 
 
 
 
APENDICE 
 
UFCG / CCT / UAF - DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II 
PROFESSOR: LAERSON GONZAGA DE SOUZA 
DATA: 11/03/2022 PERÍODO: 2021.1 
TURMA: 05 
ALUNO (A): JOSÉ VIEIRA NETO 
IONAILTON DE ARAÚJO SILVA 
GABRIEL DE SOUZA DOS PASSOS 
 
PREPARAÇÃO – BALANÇA DE CORRENTE 
 
1. Um próton se desloca com velocidade v paralela a um fio longo e reto percorrido 
por uma corrente i, no sentido da corrente. 
a. Esse próton seria atraído ou repelido pelo fio? Explique. 
O próton seria atraído pelo fio, uma vez que a passagem da corrente 
elétrica pelo fio gera uma força magnética que aponta no sentido do 
próton, fazendo com que ele seja atraído pela mesma. 
b. De outro modo, um elétron se desloca em sentido contrário ao próton. 
Ele seria atraído ou repelido pelo fio? Explique. 
O elétron seria repelido pela passagem da corrente elétrica através do 
fio. No entanto, este resultado depende do sentido da corrente elétrica, 
bem como do campo magnético gerado. 
 
2. No caso anterior, há um campo elétrico e um campo magnético gerado pela 
corrente que circula no fio. Explique o surgimento desses campos. 
O movimento de cargas no interior do fio, caracterizado pela passagem de 
corrente elétrica, gera um campo elétrico, bem como um campo magnético em 
suas redondezas. Nesse sentido, o campo elétrico é oriundo não do movimento 
de cargas, pois este não é um requisito para o seu surgimento, mas apenas a sua 
existência, ou seja, a separação de cargas. Em contrapartida, o campo 
magnético é gerado exatamente pela movimentação das cargas de prova que 
percorrem o fio. 
 
 
3. Escreva a expressão da força resultante que atua no próton e no elétron da 
questão 1 e explique cada termo. 
A força magnética, oriunda da movimentação de uma corrente elétrica que 
percorre um fio, pode ser expressa como sendo 
F=iL×Bsin θ 
Onde: 
F – Força magnética; 
i – Corrente elétrica; 
L – Comprimento do fio; 
B – Campo magnético; 
θ – ângulo entre o sentido da corrente e o campo magnético. 
 
4. No experimento de Balança de Corrente, tem-se uma espira retangular inserida 
no campo magnético gerado pelos polos de um imã permanente, dispostos de 
modo que o polo norte se localiza à esquerda e o polo sul à direita. O lado 
inferior da espira é inserido entre os polos do imã. Considerando que esse lado 
da espira é percorrido por uma corrente I, surge uma força magnética F que 
puxa a espira para baixo. 
a. Explique a origem dessa força. 
A origem da força magnética, que surge puxando a espira para baixo, é 
devido à conformação esquemática do experimento, no qual o campo 
magnético permanente (inerente ao imã utilizado), associado à 
passagem de corrente elétrica no fio da espira dão origem a essa força, 
que atua na direção vertical, no mesmo sentido da força gravitacional. 
Daí, o acréscimo de “massa” sentido pela balança. 
b. O que você faria para inverter o sentido dessa força? 
A inversão do sentido da força magnética em questão pode ser obtida 
invertendo-se o sentido da corrente elétrica que atravessa a espira. 
c. Calcule F. Dados: B = 100 mT, I = 2 A e L = 50 mm (Comprimento do 
lado inferior da espira). 
Tomando B=100mT , I=2 A e L=50mm , é possível calcular o valor de F, 
como segue: 
Como B e L são perpendiculares, θ=90° e sin 90 °=1. Logo: 
F=iL×Bsin θ∴F=2×50×10−3×100×10−3 
F=10 N 
 
5. Dois fios paralelos, longos e retos são percorridos por corrente i, iguais e de 
mesmo sentido, separados por uma distância d. Obtenha a expressão da força 
que atua de um fio sobre o outro. Eles se atraem ou se repelem? Mostrem nos 
fios os pontos onde a força magnética F atua. 
 
Tomando como B1 o campo magnético gerado pela corrente que circula o fio 1 
e B2 o campo magnético gerado pela passagem da corrente elétrica no fio 2, 
temos: 
F1=i1L1×B θ 1sin e F2=i2L2×B θ 2sin 
(com θ=90° para ambos os casos). 
 
Mas, segundo a Lei de Ampère, B1 pode ainda ser escrito como sendo: 
 
Desse modo, a força magnética que o fio 1 exerce sobre o fio 2 pode ser determinada 
como sendo: 
 
 
Considerando que os fios são percorridos por correntes elétricas que se movimentam 
no mesmo sentido, a força magnética entre ambos é de atração. 
A imagem abaixo exemplifica a atuação das forças magnéticas geradas pelas correntes 
que circulam os fios em questão, onde o par de forças atrativas é evidenciado, para 
uma determinada localização de pontos correspondentes. 
 
 
1. Calculo para construção do gráfico Força x Corrente 
Escala em x 
1) Inclusão da origem 
Valor maior em x / 2 
4 / 2 = 2 (inclui o 0) 
2) Módulo da escala em x 
(150 mm valor estipulado para o cálculo) 
Mx = Lx / (Xf – X0) 
Mx = 150 mm / (4 – 0) 
Mx = 37,5 mm ~ 38,00 mm 
3) Equação da escala em x 
Lx = 38 (X – X0) 
Lx = 38X 
4) Passo usado 
Δlx= 20 mm 
5) Degrau da escala em Δx 
Δlx = 38Δx 
20 mm = 38 mm Δx 
Δx = 20 / 38 
Δx = 0,52 ~ 0,50 
 
Calculo para construção do gráfico Força x Corrente 
Escala em y 
1) Inclusão da origem 
Valor maior em y / 2 
0,036/ 2 = 0,018 (não inclui o 0) 
2) Módulo da escala em y 
(100 mm valor estipulado para o cálculo) 
My = Ly / (Yf – Y0) 
My = 100 mm / (0,036- 0) 
My = 100 / 0,036 
My = 2777,777 ~ 2778mm 
3) Equação da escala em y 
Lx = 2778 (Y – Y0) 
Lx = 2778 Δy 
4) Passo usado 
Δly= 20 mm 
5) Degrau da escala em Δy 
Δly = 2778 Δy 
20 mm = 2778mm Δy 
Δy = 20 / 2778 
Δy =~ 0,007 
 
2. Calculo para construção do gráfico Força x Comprimento Escala em x 
1) Inclusão da origem 
Valor maior em x / 2 
100 / 2 = 50 (inclui o 0) 
Módulo da escala em x 
(150 mm valor estipulado para o cálculo) 
Mx = Lx / (Xf – X0) 
Mx = 150 mm / (100 – 0) 
Mx = 1,5 mm ~ 2 mm 
2)Equação da escala em x 
Lx = 2 (X – X0) 
Lx = 2X 
3)Passo usado 
Δlx= 20 mm 
4)Degrau da escala em Δx 
Δlx = 2Δx 
20 mm = 2 mm Δx 
Δx = 20 / 2 
Δx = 10 
Calculo para construção do gráfico Força x Corrente 
Escala em y 
1) Inclusão da origem 
Valor maior em y / 2 
0,018/ 2 = 0,009 (não inclui o 0) 
2) Módulo da escala em y 
(100 mm valor estipulado para o cálculo) 
My = Ly / (Yf – Y0) 
My = 100 mm / (0,018- 0) 
My = 100 / 0,018 
My = 5555,56 ~ 5556mm 
3) Equação da escala em y 
Lx = 5556(Y – Y0) 
Lx = 5556 Δy 
4) Passo usado 
Δly= 20 mm 
5) Degrau da escala em Δy 
Δly = 5556 Δy 
20 mm = 5556mm Δy 
Δy = 20 / 5556 
Δy = ~ 0,0036