Prática de Magnetismo em Metais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS - UNIFAL
INSTITUTO DE QUÍMICA
FÍSICA III
Turma 2
Grupo:
Luana C. de Oliveira Lima 2015.2.07.011
Mariana Rosa Macedo 2015.2.07.013
Matheus Henrique Martins 2015.2.07.014
Mirian Megda Cordeiro 2015.2.07.039
Prática VI: MAGNETISMO
Alfenas-MG
Julho/2017
Introdução
O magnetismo estuda a atração e a repulsão de objetos magnéticos. O imã pode representar esse estudo e é todo material que produz um campo magnético a sua volta. Os imãs possuem propriedades específicas: polos magnéticos, áreas em que as ações magnéticas são mais intensas; atração e repulsão, quando aproximados de um mesmo polo tendem a se repelir, quando aproximados de polos diferentes, se atraem; inseparabilidade, os polos magnéticos de um imã são inseparáveis, pois quando um imã é dividido ele cria novos polos; Interação entre polos, os polos se atraem ou repelem de acordo com suas características.
O campo magnético possui um vetor chamado de indução magnética, que são as linhas que apontam para um polo do imã através de uma força magnética. Essas linhas representam a estrutura do campo magnético. Para que um corpo fique magnetizado, é necessário que haja um campo magnético anteriormente para que aconteça a indução magnética.
O responsável por oferecer a força necessária para gerar um campo magnético em uma carga em movimento são as forças magnéticas. A força magnética é a interação entre corpos distantes e ela só acontece se houver a corrente elétrica, mas isso não acontece quando esses corpos estão em repouso. É possível encontrar diferentes momentos no campo magnético:
- Magnetização: A magnetização ocorre quando aplicamos um campo magnético externo à determinados tipos de materiais. Sabemos que elétrons (assim como prótons), por possuírem spin 1/2, possuem um momento magnético intrínseco. Além disso cada átomo possui um momento magnético associado ao momento angular orbital dos elétrons. Desta forma um átomo é considerado um dipolo magnético. Em geral estes dipolos estão distribuídos de maneira aleatória no material, resultando em um momento total nulo. Mas, na presença de um campo magnético externo, eles tenderão a se alinhar paralelamente ao campo. 
- Indução eletromagnética: A indução eletromagnética é o fenômeno que origina a produção de uma força eletromotriz (f.e.m. ou tensão) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. O inverso também ocorre, no qual um campo elétrico é capaz de gerar campo magnético.
Objetivo
Induzir a magnetização de um corpo neutro, identificar o norte e sul para cada objeto e o campo magnético gerado por uma corrente elétrica
Materiais Utilizados
3 objetos metálicos 
1 bússola
1 cuba de vidro
1 clipes
Dois materiais de cobre em formato de círculo
Multímetro analógico (Marca: ICEL Manaus; Modelo: SK-20; Os erros dependem da escala utilizada e estarão apresentados na tabela 1).
Fonte universal com conetores (Marca: SKLL-TEC; Modelo: SKFA-05D)
Resultados e discussão
	- Indução do clipe:
Primeiramente, fez-se uma bússola a partir de um clipe de papel. Manipulou-se o clipe, de forma que, o mesmo ficasse reto como uma agulha, logo depois, colocou-se o clipe sobre um pedaço de EVA dentro de uma cuba com água, deixando-o flutuar sobre a água. Feito isso, não se observou nenhuma orientação das pontas do clipe, nem para o norte e nem para o sul da bússola que estava ao lado da cuba. Isso em razão do clipe não possuir propriedades magnéticas.
Figura 1 – Objeto não orientado.
Por outro lado, quando se esfrega um ímã no clipe, sempre no mesmo sentido, o clipe é magnetizado, ou seja, o ímã transfere energia magnética para ele. Com isso, colocou-se o clipe sobre um pedaço de EVA dentro de uma cuba com água novamente, e notou-se que o clipe se orientava para o norte e o sul do campo magnético da Terra como uma bússola. As linhas de campo magnético (linhas vermelhas), saem do pólo norte e entram no pólo sul do objeto.
	Figura 2 – Objeto orientado pela bússola. 
- Identificação do norte e sul dos objetos:
Posteriormente, pegou-se três materiais, onde se queria procurar o norte e sul de cada um. Para isso, aproximava os materiais na frente de uma bússola, de modo que, a mesma se orientava para norte ou para o sul. 
Sabendo que os opostos se atraem, têm-se que, o norte da bússola foi atraído pelo polo sul do objeto e o sul da bússola foi atraído pelo polo norte do objeto. O norte é indicado pelo ponteiro vermelho da bússola e o sul pelo ponteiro preto. Após determinar o norte e o sul dos objetos, foi feito as linhas de campo magnético (linhas vermelhas), que sempre saem do polo norte e entram no polo sul. As imagens são mostradas a seguir:
Primeiro objeto
		Figura 3 – Objeto orientado pelo lado norte.
		Figura 4 – Objeto orientado pelo lado sul.
Segundo objeto
		Figura 5 – Orientação do sul do objeto 2.
		Figura 6 – Orientação do norte do objeto 2.
Terceiro objeto
O terceiro objeto não apresentou grande variação na bússola, o que quer dizer que o mesmo não possui propriedades magnéticas, mas pode-se dizer que ele está levemente magnetizado devido a pequena variação na bússola.
		Figura 7 – Objeto sem propriedades magnéticas.
	- Campo magnético gerado por uma corrente elétrica: 
	Nesta parte do experimento, tinha como objetivo induzir um campo magnético por meio da corrente elétrica no arco de cobre. Para isso ligou-se a corrente no arco de modo que a corrente está orientada para o lado direito (indicado pela seta branca e pelo dedão). Com isso, ao colocar uma bússola no interior do arco percebeu-se que foi criado um campo magnético, de modo que a sua orientação é mostrada na imagem abaixo (indicado pelos dedos, para frente). O sul (seta preta) da bússola é atraída pelo norte do campo gerado enquanto o norte da bussola (seta vermelha) atraído pelo sul do campo. 
Figura 8 – Experimento A – Mudança de direção da bússola pelo campo magnético induzido de uma corrente.
É possível encontrar o campo magnético pela regra da mão direita. O polegar indica o sentido da corrente elétrica que está atravessando o material de cobre, enquanto os demais dedos estão dobrados envolvendo o condutor em uma região onde é colocado a bússola. Os dedos indicam o lado norte do campo magnético (onde entra no plano em nossa direção, representado pelo símbolo do círculo com um x – e o lado que está saindo, o sul (representado pelo símbolo de um círculo com o ponto preto, que está entrando na imagem). É demonstrado nas imagens abaixo a explicação:
	No experimento B, fez-se uma análise do que acontece quando liga e desliga a fonte em que está gerando corrente no arco de cobre. E percebeu-se que quando ligava a fonte, a corrente era positiva e quando a desligava apresentava-se a corrente negativa. Demonstrado na sequência de imagens abaixo:
Figura 9 – Na sequência da esquerda para direita mostra o exato momento de quando é desligado a fonte, e as duas a seguir mostram o exato momento de quando religa a fonte.
	Isso acontece pois quando é ligado a fonte, a corrente está saindo do lado positivo, logo a corrente apresentada no multímetro será positiva. Já quando é desligado, a corrente que estava sendo gerada para a direita, volta um pouco dando a leitura negativa, pois esta volta do lado negativo. 
	No experimento C, queria observar o que aconteceria quando há um movimento em um segundo arco perto do outro que está ligado à corrente. E percebeu-se que quando aproxima o arco o valor lido pelo multímetro é positivo, enquanto quando se distancia o valor é negativo. As imagens abaixo demonstram o ocorrido durante o experimento:
 
 
	 Figura 10 – Representação dos momentos, indicado pelas setas, em que o voltímetro mede 
 os valores da corrente ao afastar e aproximar o arco do outro que está ligado a corrente.
Esse experimentoé explicado pelo fato de que quando se afasta ou aproxima-se o arco, gera-se uma inversão do campo magnético induzido. Invertendo o campo magnético, inverte-se também o sentido da corrente e por isso os valores apresentam-se negativos e positivos. Quando positivo, a corrente está no sentido normal (do positivo ao negativo). Quando negativo, a corrente está no sentido contrário (do negativo ao positivo). Percebe-se, também, que a corrente elétrica induzida é mais intensa quanto mais rápido é o movimento. 
Conclusão
Com base na prática, conclui-se que foi possível verificar a direção dos campos magnéticos e observar as propriedades de um imã.
Foi feito uma bússola, magnetizando um pedaço de metal com um imã (faz com que os elétrons assumam uma direção) para que ele fique com dois polos (norte e sul) e por meio da bússola é possível demarcar cada lado, foi possível ainda demarcar cada lado dos imãs. Há metais que não tem lados magnetizados, como foi apresentado nos resultados e discussões.
Foi possível comprovar também, a existência de corrente nos arcos e a forma como a corrente se comporta quando a fonte é desligada e ligada, e quando um arco é afastado do outro que está ligado à fonte (corrente induzida).
Bibliografia
Livro: Resnick, R; Halliday, D.; Física 3, 5 Ed., V3, editora LTC, Rio de Janeiro, 2004.