DEMONSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS UFAM
		FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT
GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA QUÍMICA – FT12
CURSO DE FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL B – IEF102
PROFESSOR DR. OLEG GRIEGORIEVICH BALEV
 
 MATRÍCULA
 LAÍS AMORIM REIS 21602327
UNIDADE V – DEMONSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ
Data do experimento: 19/05/2017.
Disciplina: IEF102 – Física geral e experimental B.
Grupo: Laís Amorim Reis
Jadson Pantoja dos Santos
Vitória Ingrid Figueira Silveira
Manaus/AM
2017
 
LAÍS AMORIM REIS
UNIDADE V – DEMONSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ
Relatório de aula prática, apresentado como pré-requisito à obtenção de nota parcial referente ao semestre 2017/1 e à disciplina Física Geral e Experimental B, ministrada pelo Prof. Oleg Grigorrievich Balev, da Universidade Federal do Amazonas – UFAM.Relatório apresentado como requisito para obtenção de nota parcial referente ao semestre 2016/2 e à disciplina Física Geral e Experimental B, sob orientação do professor Marcel Bruno Pereira Braga, do Departamento de Física da Universidade Federal do Amazonas – UFAM.
Relatório apresentado como requisito para obtenção de nota parcial referente ao semestre 2016/2 e à disciplina Física Geral e Experimental B, sob orientação do professor Marcel Bruno Pereira Braga, do Departamento de Física da Universidade Federal do Amazonas – UFAM.
Manaus/AM
2017
SUMÁRIO
1-INTRODUÇÃO	3
2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	4
3-PROCEDIMENTOS	5
3.1 - Procedimento Experimental	5
3.2 - Materiais	6
4-TRATAMENTO DE DADOS	7
5-CONCLUSÃO	11
6-REFERÊNCIAS	12
1-INTRODUÇÃO 
	A seguir serão apresentados todos os aspectos referentes à atividade experimental realizada em laboratório com o intuito de estudar o funcionamento da balança de corrente, determinando os parâmetros que influenciam na força sobre o braço na balança. Aplicar os conceitos envolvidos na Força de Lorentz para calcular a indução magnética e comparar os valores obtidos na realização do experimento com os reais.
2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
	A Força de Lorentz resulta da superposição da força elétrica proveniente de um campo elétrico E com a força magnética devida a um campo magnético B atuando sobre uma partícula carregada eletricamente se movendo no espaço. Tal força é dada pela fórmula:
Evidentemente, para que a superposição ocorra é necessário que a partícula possua uma carga elétrica líquida não nula (q ≠ 0) e esteja em movimento em uma região do espaço que possua campo magnético. Analisando apenas as forças de caráter elétrico, se v = 0, a partícula estará somente sob influência da força elétrica (F = Fe = qE).
A contribuição a F devido à força elétrica Fe é paralela ao campo elétrico E, resultando em aceleração da partícula carregada na mesma direção e sentido do campo (uma partícula carregada negativamente sofrerá aceleração no sentido contrário ao campo). A contribuição referente à força magnética, é sempre perpendicular ao campo B e à velocidade v, simultaneamente, conforme dita a regra do produto vetorial.
Vale a pena notar que a força magnética não realiza trabalho, uma vez que é perpendicular ao deslocamento (ou seja, não existe componente de Fm na direção de v. A força magnética altera a direção da velocidade sem alterar o seu módulo. Porém, como a força de Lorentz possui uma componente devida ao campo elétrico, essa, sim, pode realizar trabalho.
Algumas referências definem a força de Lorentz apenas como a componente de origem magnética, dando à força eletromagnética total algum outro nome. Neste artigo, o termo força de Lorentz faz jus à força elétrica mais a força magnética. A componente magnética da força de Lorentz se manifesta também como a força que atua em um fio conduzindo uma corrente elétrica imerso em uma região com campo magnético, também conhecida como força de Laplace.
As aplicações da força de Lorentz são muitas, como, por exemplo, em:
Tubos de raios catódicos;
Cíclotrons;
Espectrômetros de massa;
Seletor de velocidades;
Tokamaks;
3-PROCEDIMENTOS
3.1 - Procedimento Experimental
A atividade experimental desenvolvida pelo grupo discente realizou as seguintes etapas:
Foi observado o arranjo montado sobre a bancada. Foi colocado o calço dos polos sobre o imã mantendo a distância de, aproximadamente, 1 cm entre os polos.
Foi instalada a placa de L=50,0mm, n=1, no braço da balança, tomando o cuidado de manter o(s) fio(s) horizontal completamente dentro da região entre os polos do imã.
 Foi conectada a placa com o fio (espiras) às fitas condutoras flexíveis e estas a um suporte e o suporte a uma fonte de tensão. 
 Antes de ter sido ligada a fonte, foi determinada a massa da placa utilizando-se, para isso, a balança.
 Aumentou-se lentamente a corrente na espira e observou-se o que ocorreu. A placa foi puxada para baixo devido às ações do polo do imã e o aumento da corrente.
Não houve a necessidade de mudar as ligações para que a placa fosse puxada para baixo.
 Foi variada lentamente a corrente na placa no intervalo de 0,5 A até 4,0 A e foi medida a massa aparente da placa utilizando a balança, para Sete valores diferentes de corrente.
Foram repetidos os passos 2 a 7 para a espira L = 50,0mm e n = 2.
Quando terminado, foi desligada a fonte de tensão e foi medida utilizando-se o medidor do campo magnético, o campo magnético gerado pelo imã de nossa bancada.
3.2 - Materiais
1 balança de corrente
1 fonte CC variável
1 teslâmetro digital
1 imã em formato U
Fios de conexão
1 espira, L = 50,0mm, n = 1
1 espira, L =50,0mm, n = 2
1 calço dos pólos
	Figura 1Montagem da balança e o condutor.
 
 
4-TRATAMENTO DE DADOS
	1) Subtraindo o valor da massa real de cada placa, faça uma tabela de força aplicada na placa para cada valor de corrente para todas as placas.
Placa de 
Tabela 1. Dados do experimento L=50mm, n=1
	
	
	
	
	0
	33,85
	0
	0
	0,5
	33,89
	0,04
	0,40
	1,0
	34,05
	0,20
	1,96
	1,5
	34,24
	0,39
	3,82
	2,0
	34,43
	0,58
	5,69
	2,5
	34,55
	0,70
	6,86
	3,0
	34,74
	0,89
	8,72
	3,5
	34,98
	1,13
	11,08
	4,0
	35,05
	1,20
	11,76
Tendo em vista que a força para tal caso é obtida pela equação já que a massa é dada em gramas e e .
Placa de 
Tabela 2. Dados do Experimento L=100mm, n=2
	
	
	
	
	0
	35,49
	0
	0
	0,5
	35,63
	0,14
	1,37
	1,0
	35,92
	0,43
	4,21
	1,5
	36,23
	0,74
	7,25
	2,0
	36,54
	1,05
	10,29
	2,5
	36,86
	1,37
	13,42
	3,0
	37,16
	1,67
	16,36
	3,5
	37,47
	1,98
	19,40
	4,0
	37,75
	2,26
	22,15
Mais uma vez, tendo em vista que a força para tal caso é obtida pela equação já que a massa é dada em gramas e e .
2) Em uma única escala, faça o gráfico F x i para cada valor para cada valor de L. Lembre-se que L = 50mm/n = 2, portanto o valor real de L é de 100mm, Qual a dependência funcional de F e i obtido experimentalmente? Qual a dependência funcional esperada?
Gráfico 1. F x i, L=50mm
Com cada gráfico possui uma equação de uma reta, determinamos o campo magnético e o médio em cada placa condutora, dessa forma:
Gráfico 2. F x i, L=100mm
3) Obtenha o valor do módulo do campo magnético em cada reta através de sua inclinação e compare com o valor medido com teslâmetro.
Campo Magnético Médio:
O valor obtido no Teslâmetro foi de 60,5mT, sendo assim, o resultado real se aproxima do encontrado na execução da atividade experimental.
4) Faça um gráfico de F x L para um valor de corrente fixo e igual em cada uma das placas. Qual a dependência funcional de F e L obtida experimentalmente? Qual a dependência esperada?
Para o gráfico, com a correntemantida constante, podemos inferir que a força magnética é diretamente proporcional ao comprimento da placa, o que está de acordo com a teoria.
5-CONCLUSÃO
Tendo como base o quinto experimento realizado que tinha por objetivo estudar o funcionamento de uma balança de corrente determinando os parâmetros que influenciam na força sobre o braço na balança, utilizando, também, dos conceitos envolvidos na força de Lorentz tendo em vista calcular a indução magnética.
	Partindo desse pressuposto, que considera que a força elétrica (que sai de um campo elétrico) está diretamente ligada à força magnética (originada pelo campo magnético) e atuando sobre uma partícula carregada eletricamente se movendo pelo espaço, tem-se que essa relação resultou na fórmula da força de Lorentz, apresentada anteriormente, que mostra a dependência da velocidade na partícula presente no campo magnético para que ela esteja sob a influência de ambas as forças.
	Com isso, seguimos o procedimento experimental do item anterior variando a corrente no intervalo de 0,5A a 4,0. Além disso o campo magnético gerado pelo imã da bancada utilizada no experimento também foi calculado de modo que pudéssemos relacioná-lo com os resultados observados no tratamento de dados.
	Ademais, observando o resultado teórico em comparação com o resultado obtido na prática os resultados obtidos foram satisfatórios visto que não apresentaram grandes variações. Portanto, conclui-se, partindo do conceito da força de Lorentz, de que a balança, que se tinha como objeto de estudo, funciona a partir das relações que são aplicadas às correntes, dependendo do seu sentido, ou seja, a variação da massa mostrada na balança resulta da operação de soma ou subtração da força magnética com uma outra força ainda não comentada, a força gravitacional.
6-REFERÊNCIAS 
WIKIPEDIA. Força de Lorentz. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/Forca_de_Lorentz>. Acesso em: 21 maio. 2017. 
IF-UFGRS. A Força de Lorentz. Disponível em: <https://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/mod08/m_s01.html> . Acesso em: 21 maio, 2017.
Manual de Laboratório – Universidade Federal do Amazonas, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Física.