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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Graduação em Engenharia Mecânica Contagem 2013 Laboratório de Física llI – Relatório de Prática Experimental Determinação do momento Magnético Dipolar Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação de disciplina Laboratório de Física Ill, no curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Contagem 2013 “...A maravilhosa disposição e harmonia do universo só pode ter tido origem segundo o plano de um Ser que tudo sabe e tudo pode. Isto fica sendo a minha última e mais elevada descoberta..." (Isaac Newton) SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 5 2 DESENVOLVIMENTO 6 2.1 OBJETIVO GERAL 6 2.2 MATERIAIS UTILIZADOS 6 ��2.3 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO GERAL 6 3 RESULTADOS..........................................................................................................7 4.PERGUNTAS/RESPOSTAS.................................................................................................8 5.GRÁFICO...............................................................................................................................8 6 CONCLUSÃO 9 7 REFERÊNCIAS 10 � � 1. INTRODUÇÃO A prática nos mostra a diferenciar os três campos vetoriais magnéticos básicos: o campo vetorial de indução magnética, magnetizador e o de magnetização. O campo vetorial de magnetização M de um material é proporcional ao campo vetorial magnetizador H gerado pela distribuição de corrente elétrica I para uma faixa pequena de valores de H. O campo vetorial magnetizador H em um ponto que está a uma distancia r da distribuição de corrente elétrica I não se relaciona com a força magnética Fm sobre as cargas elétricas em movimento. A suscetibilidade magnética x é a grandeza física característica do material que define a intensidade da magnetização do material, ou seja, o valor da intensidade de M. É possível obter o vetor de indução magnética B quando há um meio material nas vizinhanças da distribuição de corrente elétrica I em termos apenas do campo vetorial magnetizador H gerado pela distribuição de corrente elétrica I. Define-se a grandeza física u como permeabilidade magnética do material. Os materiais que apresentam altos valores de permeabilidade magnética são capazes de gerar altos campos vetoriais de indução magnética B para pequenos campos vetoriais magnetizadores H gerado no centro da bobina de N espiras. O campo vetorial de indução magnética B é o campo vetorial magnético Gerado nas vizinhanças das correntes elétricas que circulam nos fios, nas bobinas, nos circuitos elétricos ou nos corpos materiais de forma geométrica arbitraria. Quando o espaço da vizinhança da corrente elétrica I que circula em todos esses corpos materiais está vazio, calcula-se o campo vetorial de indução magnética Bo gerado por I utilizando as leis de Biot ou a lei de ámpere. A fórmula de aplicação e T=u*B,onde T é o torque sofrido pelo imã,B é o campo no qual ele e imerso e ‘u’ é o momento magnético.Balança de torção,para pequenas torções encontramos que: T=-K*Φ.Onde K e uma haste constante que depende das propriedades do fio,ela é a constante de torção.O sinal negativo indica por que e torque restaurador. � 2. DESENVOLVIMENTO 2.1. Objetivo Geral *Conhecer o funcionamento e aprender a trabalhar com a balança de torção,e determinar o momento magnético de um imã. 2.2. Materiais Utilizados 01 fonte universal 01 Balança de torção com acessórios 01 miliamperimetro CC 01 Régua milimetrada 01 Cronômetro digital 01 Haste metálica cilíndrica 01 Par de bobinas idênticas 01 Espelho para fixação na balança de torção 01 Régua milímetrada com suporte 01 Foco de luz(12V-CA) Fios de ligação 2.3. Descrição do Experimento Geral Vamos colocar a haste metálica em seu suporte no fio de torção,centralizada Como o experimento iria demorar se realizássemos toda a montagem dos equipamentos e organiza-los.Então pegamos todos os equipamentos montados e regulados,o que fizemos foi começar como uma voltagem inicial de 5V(volts) até chegar a 30V(volts) e marcamos na parede com um lápis o valor do deslocamento do laser se deslocando em cima do papel milímetrado,nisso foi se aumentado a tensão a cada 5V.Assim medimos a distância da haste ate o papel na parede q foi de 1metro.Com a tensão ligada verificamos a corrente que passava ,foram feitos 6 testes com tensões diferentes a partir do ponto 0 da tensão. 3. RESULTADOS V(volts) I(Amperes) L(metros) ΔX(metros) 0,01 0 1 0 5,0 -0,08 1 0,010 10 -0,18 1 0,015 15 -0,27 1 0,022 20 -0,37 1 0,030 25 -0,46 1 0,040 30 -0,56 1 0,046 Tab.1:Resultados da parte experimental Sabendo dos valores iniciais: R=4,1x10-² m X=2,05x10-²m K=5,22x10-³n*rad Uo=1,26x10^-6N/A² N=40 L=1 metro 4.Perguntas/respostas 1)Achando o B:Para podemos achar o momento magnético. Sendo v=raiz quadrada B=uo*N*R*I/v(x²+R²)³ => B=1,26x10^-6*40*(4,1x10-²)²/v(2,05x10-²+(4,1x10-²)²)³ B=0,000000084/0,045839 => B=0,000001832 Achando o momento de magnético u: u=K*Δx/2*L*B u=5,22x10-³*(-0,0809)/2*1*0,000001832 u=-0,000422298/0,000003664 u=115,256 2)Não precisa fazer 3)T=u*B T=0,000422298*0,000001832 T=7,7365x10^-10 menor tensao 4)O momento magnético de um imã e a grandeza que determina a intensidade da força que um imã pode exercer sobre uma corrente elétrica e o torque que o campo magnético gerado exercerá sobre esta mesma corrente,o Momento Magnético influencia diretamente na intensidade do campo magnético formado e é uma medida de intensidade da fonte magnética de um corpo. 5)Sim.Por que a luz incide sobre o espelho e vai a régua graduada,ocorrendo assim uma medida de intensidade da fonte magnética do corpo.É assim vimos que quando que quando o ímã (e consequentemente o espelho) é deslocado de um ângulo q, o reflexo na régua corre uma distância x, abrindo um ângulo. 5.Gráfico � 6. CONCLUSÃO Nessa prática foi possível o aprendizado sobre determinação do momento magnético dipolar.Vimos que a medida que o imã se movimenta forma-se um angulo,o qual pode ser obtido pela variação do deslocamento e pela corrente.A montagem permitiu calcular o campo vetorial de magnetização do imã.A direção do campo vetorial magnetizado do imã permanente faz angulo com direção perpendicular ao campo vetorial magnetizador,a direção do campo vetorial de magnetização que se desloca um angulo teta. � 7. REFERÊNCIAS LIMA, Evandro Conde. WERKHARIZER, Fernando Eustáquio. RESENDE, Flávio de Jesus. SILVEIRA, Tomas de Aquino. MOURA, Vânia Aguiar. FREITAS, Welerson Romaniello. DFQ - Departamento de Física e Química, Belo Horizonte, 2011. HALLIDAY, David. RESNICK, Robert. WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: 3 Eletromagnetismo Sears,Francis West-Física:eletricidade e magnetismo
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