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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CURSO DE ENGENHARIA FÍSICA EXPERIMENTAL 3 Turma 1009 Experiência nº 10 26/05/2015 Nome da experiência: A INDUÇÃO MAGNÉTICA B NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR PERCORRIDA POR UMA CORRENTE ELÉTRICA Professor: Gilberto Rufino Antonio Carvalho mat: 201402186738 Antonio Dumbo mat: 201001337441 Pauline Silvestre mat: 201401366694 Rafael Neves mat: 201307229115 Rosilane Moreira mat: 201403230341 Introdução: O objetivo desse experimento é demonstrar visualmente as linhas de indução magnéticas geradas por uma corrente elétrica que percorre uma espira circular, em seu plano horizontal axial. Para isso, é necessário entendermos como funciona o movimento do fluxo de elétrons, ou seja, o sentido da corrente elétrica, visando o melhor entendimento a cerca das reações consequentes no campo magnético. Desenvolvimento Teórico: Motores elétricos, transformadores, eletroímãs e outros equipamentos eletrônicos, são dispositivos que utilizam uma bobina de fio enrolado que cria um campo magnético com determinada finalidade. Uma bobina é formada por várias espiras. Entretanto, podemos realizar se necessário o estudo de magnetismo mesmo em uma única espira, ou menos que isso; há situações (como em nosso experimento) em que aparecerá uma bobina semicircular – ou seja uma bobina formada por apenas meia espira. Considere que um fio condutor retilíneo seja percorrido por uma corrente elétrica contínua. Considere também que esse mesmo fio seja encurvado para formar uma espira plana circular de raio R, percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i, conforme mostra a figura acima. Em uma espira circular plana, as linhas do campo magnético são circunferências perpendiculares ao seu plano, concêntricas com o condutor. O vetor indução magnética no centro O dessa espira se apresenta da seguinte maneira: Onde: B = intensidade do campo magnético, em Tesla (T); μ = permeabilidade magnética do meio. Vamos considerar este como sendo o vácuo. Logo, μ = 4 π T.m/A; i = intensidade de corrente elétrica, em Ampère (A); R = raio da espira, em metro (m). Obs: O cálculo tem uma leve mudança se estivermos utilizando ao invés de uma espira circular, um condutor retilíneo qualquer. Concluímos então que o campo magnético B é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica i e inversamente proporcional ao raio R da espira. O vetor indução magnética no centro da espira é perpendicular ao plano da espira, com o seu sentido podendo ser encontrado através da regra da mão direita. O polegar representa o sentido da corrente elétrica, os demais dedos, a direção e o sentido do campo magnético. Por causa disso, a orientação vetor indução magnética só pode assumir as seguintes formas: Sendo “Campo para fora”, sentido anti – horário, e “Campo para dentro”, horário. Material Utilizado: 01 suporte com: haste, âncora, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; 01 bobina de 300 ou 600 espiras; 01 bobina de 6 espiras com bornes metálicos para alta corrente; 02 armaduras laminadas de silício em “U”; 01 mesa projetável, com tampo articulável, quatro sapatas niveladoras e junção para espiras modelo EQ052.07; 01 espira com dois fios paralelos para alta corrente (extremidade com forma semicircular) ; 01 chave liga-desliga com conexão para rede modelo EQ207.07; 03 conexões de fios com pino banana; Limalhas de ferro; 01 amperímetro alicate; 01 alicate de bico pequeno. Experimento: Monte conforme a figura a seguir, ligando a energia por um curto período de tempo: Resultados: 1) Represente o experimento observado: R: 2) Observando a figura anterior, em qual dos círculos você verifica maior concentração de linhas de indução magnética? R: No círculo P3, que se situa exatamente no meio da semi espira. 3) Em termos de módulo do vetor indução magnética B, em que região demarcada pelos círculos, você diria que B possui maior valor? Justifique: R: Em termos de módulo (desconsiderando o sinal), seria no círculo P3, que por se situar no centro da semi espira, presencia dois campos magnéticos distintos. Agora, considerando os sinais reais da movimentação da corrente elétrica, o valor da indução magnética se anularia já que os campos, como já mencionado, são distintos (apresentando sinais opostos). 4) Nos desenhos a seguir, suponha a intensidade da corrente elétrica i, num certo instante, circulando nos sentidos indicados. Desenhe a orientação do vetor indução magnética B nos pontos assinalados pela letra “A”, no plano do papel, segundo a regra da mão direita: R: 5) Indique o significado de cada termo da expressão: B = µi/2R: R: B = intensidade do campo magnético, em Tesla (T); μ = permeabilidade magnética do meio. Vamos considerar este como sendo o vácuo. Logo, μ = 4 π T.m/A; i = intensidade de corrente elétrica, em Ampère (A); R = raio da espira, em metro (m). 6) Qual a solicitação (aproximada) da corrente pelo secundário do transformador na montagem? R: Aproximadamente 135 A. 7) Determine o valor aproximado do vetor indução magnética no interior da espira semicircular (considerando a experiência realizada no vácuo): R: Temos: μ = 4 π T.m/A = 12,56 x T.m/A; i = 135 A; R = 2 cm = 0,02 m; Logo: 8) Dê a orientação e o módulo nos pontos A assinalados nas figuras a seguir do vetor indução magnética B provocado pelas correntes elétricas que circulam nos condutores indicados, considerando os elementos no vácuo: R: Considerações Finais/Conclusão: A atividade foi realizada com sucesso, nos mostrando uma melhor noção sobre o assunto de indução magnética B seja no centro de uma espira circular ou num condutor retilíneo d qualquer. Foi observado que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem. Havendo diminuição do fluxo magnético, a corrente criada gerará um campo magnético de mesmo sentido do fluxo magnético da fonte. Havendo aumento, a corrente criada gerará um campo magnético oposto ao sentido do fluxo magnético da fonte, comprovando a lei de Lenz. A variação do fluxo magnético próximo a um condutor cria uma diferença de potencial induzida nesse mesmo condutor, tal a gerar uma corrente, denominada corrente induzida, que cria um fluxo magnético oposto à variação do fluxo inicial, comprovando os estudos de Michael Faraday. Não havendo variação do fluxo magnético, não há a ocorrência de uma corrente induzida. O sentido do fluxo da corrente elétrica, apoiado na regra da mão direita nos revela o sentido do campo magnético, nos permitindo ter um entendimento melhor sobre polarização e relembrando elementos do experimento anterior. Materiais Bibliográficos Referenciais: Aulas Fisica Teórica III – EAD – Estácio de Sá Site Wikipédia < http://pt.wikipedia.org/ > Site Brasil Escola < http://www.brasilescola.com/ > Site Mundo educação < http://www.mundoeducacao.com/ > Site universidade federal Juiz de Fora < http://www.ufjf.br/ >
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