Freio Magnético

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
FREIO MAGNÉTICO
LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO
HENRIQUE MATEUS MOURA MACHADO ALMEIDA
MAT. 1611125
PROF. Dr. WELBERTH SANTOS FERREIRA
SÃO LUÍS
2017
SUMÁRIO
1 Introdução.........................................................................................................3
2 Fundamentação Teórica...................................................................................4
3 Fundamentação Experimental..........................................................................5
4 Discussão e Resultados ..................................................................................7
5 Conclusão ........................................................................................................9
6 Referências.....................................................................................................10
INTRODUÇÃO
O estudo da Eletrostática e Eletrodinâmica girava em torno de cargas, circuitos, campos elétricos e suas características. Da mesma forma que a eletricidade possui características próprias e inúmeras aplicações, o Magnetismo também o tem. 
A união das duas áreas chama-se de Eletromagnetismo, ou seja, utilização de correntes e tensões elétricas aplicadas aos metais imantados. 
O experimento do Freio Magnético visa demonstrar, de forma simples, que a variação do fluxo magnético produz uma força eletromotriz induzida.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para entendermos todo o processo teórico que está por trás do Freio Magnético, precisamos entender as leis de Faraday, Lenz e também a Corrente de Foucault. 
A primeira Lei citada nos diz que correntes elétricas podem ser produzidas através da variação de um certo fluxo magnético, e é representada por:ε= 
O fluxo magnético Φ quantifica a variação das linhas de indução que adentram uma área A de uma espira ou outro objeto que se encontrar imerso em um campo Magnético β. [1]
O fluxo magnético é medido por:Φ= βAcosθ
 Ou, dando um caráter diferencial e integral, seria calculado por:Φ= 
E sua unidade é o Weber (Wb), em homenagem ao físico alemão Wilhelm Weber. [2]
Em se tratando da Lei de Lenz, ela nos diz que o sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem [3], como mostra a imagem:
Fonte:http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-lei-lenz.htm
Já a Corrente de Foucault ocorre justamente pela variação do fluxo magnético através de uma superfície sólida, não necessitando esta ser um condutor, como acontecia na indução eletromagnética. Ao ocorrer isto, há a criação de uma corrente induzida sobre tal superfície, de modo que esta corrente se comporta como se toda a superfície em questão fosse composta por uma combinação de espiras muito finas e justapostas. [4] 
FUNDAMENTAÇÃO EXPERIMENTAL 
Para o experimento, foram utilizados: 
Tripé universal delta maior com sapatas niveladoras
Haste com fixadores
Sistema afastador, pivôs e ímãs de NdFeB
Painel Superior
Tubo isolante com janela lateral superior 
Tubo condutor com janela lateral superior 
Corpo de prova pendular com área interna fechada 
Corpo de prova pendular com vazamento oblongos paralelos 
Corpo de prova pendular dentado 
Almofada de Adesão Magnética.
Em um primeiro momento, posicionamos os corpos de prova alinhados verticalmente, como mostra a imagem a seguir. 
Fonte: Vicente de Paula
O primeiro corpo de prova utilizado foi o pendular dentado. Ele foi posicionado no pivô B, que se encontra no sistema afastador, localizado no centro da haste vertical. Feito isso, efetuamos o deslocamento de sua posição de equilíbrio, soltando-o logo depois. Com isso, o objeto começou a oscilar livremente. Foi registrado o número de 190 oscilações, até que o objeto parasse. 
Após essa etapa, o corpo dentado foi removido do pivô B e colocado em outro pivô, o G, ainda no sistema afastador. No entanto, na parte inferior do novo local se encontram ímãs. Ao se repetir o que fora feito no pivô B, os resultados encontrados são distintos, já que o corpo pendular sofre atração pelo campo magnético dos ímãs. Como resultado, o número de oscilações registradas foi 13. 
O mesmo foi feito com o Corpo pendular de vazamentos oblongos, parecido com uma espátula. No pivô B, quando oscilava livremente, foram registradas 145 oscilações. Já no pivô G, o número de oscilações caiu para 3. 
No último corpo pendular, que possuía sua área interna preenchida, os procedimentos foram repetidos. Ao oscilar livremente no pivô B, 180 oscilações foram anotadas. No entanto, ao ser transferido para o pivô G, nem uma oscilação sequer fora registrada. Isso porque o objeto só conseguiu executar apenas de uma oscilação completa. Portanto, ocorreram apenas 0.25 oscilações. 
Em um segundo momento, utilizamos os tubos com janelas laterais juntamente com o ímã de NdFeB. O primeiro tubo utilizado foi o não condutor, ou tubo isolante. Ao abandonarmos o imã em sua janela, o mesmo sofreu ação da força peso e logo caiu na mesa, demorando 0.34 S. 
No entanto, ao abandonarmos o mesmo imã na janela do tubo condutor, foi observada uma certa demora para que o mesmo chegasse até a mesa, marcando 3.45 S.
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
 Com os dados coletados, segue o gráfico que relaciona Objetos Pendulares X Oscilações em cada caso acima trabalhado. 
 
No eixo X, estão representados por números os corpos pendulares. 1 representa o corpo dentado, 2 o corpo oblongado e 3 o corpo com preenchimento total. As oscilações que ocorreram “livres”, sem a influência de campo magnético, são representadas pelas bolinhas vermelhas. Os quadriláteros em preto simbolizam as oscilações sujeitas à influência do imã no ponto G. 
É importante frisar o porquê de cada corpo ter apresentado resultados diferentes quando submetidos ao campo magnético. Basta lembrar da segunda equação apresentada neste relatório, que definia o fluxo magnético. 
O fluxo magnético depende do campo magnético, da área e do ângulo ao qual é submetido. Como os três corpos foram submetidos ao mesmo campo e à mesma angulação, podemos concluir que a atuação do freio magnético se torna mais eficiente quando entra em contato com maiores áreas de materiais condutores. 
No segundo caso, a demora da descida do imã é explicada pelas Leis de Lenz e Faraday. Ao ser abandonado, há um campo elétrico variável, já que o imã entra em movimento. Isso gera uma força eletromotriz induzida, que provoca uma corrente elétrica, dado que o circuito é fechado. Essa corrente obedece a Lei de Lenz, criando um campo magnético oposto ao qual lhe originou, fazendo com que a força magnética se direcione para cima. Com isso, o ímã desce o tubo com uma velocidade constante, em movimento uniforme. 
CONCLUSÃO
São inúmeras as aplicações das propriedades magnéticas no mundo da tecnologia, e isso se dá sobre metais ferromagnéticos ou não. 
Nos casos trabalhados, observamos a influência das linhas do campo magnético interferirem ou interagirem com materiais não-ferromagnéticos.
Com isso, pode-se observar que todo material magnético, ao entrar em uma bobina ou espira, ou materiais semelhantes, obedece às leis de Lenz e Faraday. 
REFERÊNCIAS
[1] Halliday e Resnick, Fundamentos de Física, 9° Edição, Volume III, (2009).
[2] Sears e Zemansky, Física III, 12° Edição, 2008. 
[3] Ramalho, Nicolau, Toledo. Os Fundamentos da Física, Volume III, (2009).
[4]www.sofisica.com.br/conteudos/letromagnetismo/InducaoMagnetica/correntedefoucault.php